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借助巨型探测仪器,人类首次见到这一奇异事件 距离9亿光年:黑洞吞下宇宙最致密物质
2019-08-28 07:32:00  来源:综合  
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  据美国《科学》杂志网站近日报道,美国和意大利的三台巨型探测器探测到了一次奇异事件。分析表明,这是由一对黑洞和中子星在约9亿光年之外相互运动并合产生的一束引力波脉冲。

  中国科学院国家天文台研究员张承民表示,此前,科学家们曾观测到黑洞-黑洞并合以及中子星-中子星并合产生的引力波,但从未发现过黑洞-中子星的并合,新发现有望进一步揭示中子星的秘密。

  报道指出,此次新发现由位于美国的激光干涉仪引力波天文台(LIGO)和位于意大利的“室女座”(VIRGO)天文台共同完成。LIGO发言人帕特里克布拉迪说:“如果这一结论被证实的话,将是一个巨大的里程碑。”

  2015年9月,科学家们首次探测到了两个位于13亿光年之外、质量为太阳质量几十倍的黑洞和黑洞并合产生的引力波。2017年8月,“室女座”探测器加入到这场引力波信号的追捕行动中。几天之内,这三台探测器发现了两颗中子星并合产生的引力波。

  现在,LIGO和VIRGO可能已经发现了黑洞和中子星的并合。LIGO成员维基卡洛杰拉说:“看到一个黑洞撕碎一颗中子星,就能揭示出中子星物质有多坚硬,这是破译中子星结构的关键。”

  研究人员通过引力波估算出了这对碰撞体的质量:其中一颗为5倍太阳质量;另一颗(假定是中子星)不足3倍太阳质量,但这一质量并不完全确定。卡洛杰拉说:“也许它不是一颗中子星,也许是一个小黑洞。”

  张承民表示,事实上,此前的天文学观测认为中子星的质量不能超过2.2倍太阳质量,但理论家的预言更加乐观,可以达到3.2倍太阳质量。

  目前科学家借助LIGO和VIRGO引力波探测器,已经发现了十多个黑洞-黑洞并合事件,以及2个中子星-中子星并合事件,今年4月曾经发现过一个疑似黑洞-中子星并合事件。

  但迄今为止,理论学家们仍然不能完全确定黑洞和中子星成对有多么普遍,也不知道它们是如何形成的。模型显示,它们更有可能由大质量恒星对形成;而非由四处游荡的黑洞和中子星以某种方式找到彼此然后结伴形成。黑洞与中子星相遇的画面是怎样的?没有人能给出确切的答案,但天文学家预测了两种可能的结局:或许,黑洞巨大的引力将中子星撕碎,后者只余下发光的遗骸,一步步被黑洞吞噬,光芒逐渐变得黯淡,直至消失殆尽。另一种可能性是,我们什么都看不见,因为黑洞一口气就将整个中子星吞下。

  对于物理学家而言,发现黑洞-中子星的并合有着重要意义。

  这项发现将帮助科学家认识神秘天体——中子星。中子星内部含有宇宙中最致密的物质(黑洞并不是物质,而是极端弯曲的时空),但物理学家对其内部结构知之甚少。而中子星的内部构成,与其密度、体积等特征相关。例如,如果中子星中的物质以基本粒子的等离子体形式存在,那么特定质量的中子星体积应该更小。

  此次观测到的引力波的精细结构、能否观测到闪光,都将帮助物理学家限制中子星的体积与密度。“对于核物理学家而言,此次观测意义非凡。”加州大学伯克利分校的博士后Ben Margalit说。

  黑洞吞噬中子星的事件,也可以为在极端条件下验证广义相对论提供绝佳的场所。此前,物理学家尝试在黑洞周围这样引力极强的环境下检验广义相对论。这样的尝试已经足够困难,而现在,加上高温、动荡、磁化的中子星物质(中子态),将进一步提升验证广义相对论的挑战性。

  退一万步说,即使以前观测到的时空涟漪没能直接帮助我们解释上述问题,研究人员也相信,它是一系列类似观测的开端。从今天开始,一扇研究宇宙物理的新门正徐徐打开。

  综 合

标签:中子星;黑洞;并合
责编:孟涛 崔欣
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