科學家首次探測到黑洞“吃”了中子星
作者:文樂樂
發(fā)布時間:2021-08-17
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  據(jù)《科學》報道,科學家發(fā)現(xiàn)了兩個黑洞吞噬中子星的事件。中子星是中等質量的恒星燃燒爆炸后留下的超致密核物質球體。大質量物體之間的劇烈合并是通過時空漣漪(或者說是引力波)被探測到的。此前,科學家已發(fā)現(xiàn)了黑洞—黑洞或中子星—中子星的合并。

  “大多數(shù)人都懷疑有黑洞與中子星的合并,但這是首次確切看到這一現(xiàn)象。”幫助發(fā)現(xiàn)這一事件的美國西北大學引力波天文學家Maya Fishbach說。然而,對于這兩個事件,天文學家沒有看到任何可見光或其他電磁輻射。

  5年前,物理學家通過激光干涉引力波天文臺(LIGO)首次探測到引力波,它是兩個大質量黑洞旋轉并融合而產(chǎn)生的。1年后,歐洲“處女座”(Virgo)引力波探測器加入了搜尋行列。很快,它們就聯(lián)合探測到了兩顆一起旋轉的中子星。

  這些發(fā)現(xiàn)激起了許多研究人員對第三種明顯會產(chǎn)生引力波的宇宙事件——黑洞和中子星合并的興趣。一些天體物理學家認為,這樣的事件會更具啟發(fā)性,因為無特征的黑洞(大質量恒星塌縮成一個點后留下的超強引力場) 會撕裂更復雜的中子星。他們希望這樣的碰撞能以前所未有的方式揭示中子星的結構。

  現(xiàn)在,LIGO和Virgo團隊發(fā)現(xiàn)了兩個期待已久的事件。更強的信號在2020年1月15日被探測到,數(shù)據(jù)顯示,這是一個質量約為6個太陽的黑洞吞噬一顆質量為1.5個太陽的中子星所發(fā)出的。而此前10天,研究人員發(fā)現(xiàn)了一個9倍太陽質量的黑洞與一顆1.9倍太陽質量的中子星合并。兩個團隊日前在《天體物理學雜志通訊》上報道,這兩個事件都發(fā)生在大約10億光年之外。

  遺憾的是,兩次黑洞和中子星的合并都沒有產(chǎn)生電磁望遠鏡可以觀測到的爆炸——電磁望遠鏡掃描了它們的位置?!斑@可能是因為它們離我們太遠了,也可能是因為黑洞把中子星整個吞下了。”Fishbach說。

  “如果黑洞比中子星大得多(中子星的重量不超過大約2.2個太陽質量)或者黑洞正在慢慢地旋轉,一個黑洞可能會完全吞噬中子星。”哥倫比亞大學理論天體物理學家Brian Metzger說。

  Metzger進一步解釋說,只有當中子星在墜入黑洞之前能在其半徑范圍內(nèi)(大約12或13公里)繞黑洞旋轉,這種合并才會撕裂中子星并產(chǎn)生爆炸。但是中子星繞黑洞旋轉的距離取決于黑洞的質量和自旋速度,如果黑洞旋轉得更快,中子星可以繞得更近。

  “LIGO已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了十幾個黑洞,截至目前的數(shù)據(jù)表明,大多數(shù)黑洞旋轉緩慢,很可能會整個吞噬伴生的中子星.“Metzger說,隨著觀測結果的出現(xiàn),人們意識到黑洞—中子星合并產(chǎn)生的爆炸可能很罕見。

  盡管如此,F(xiàn)ishbach透露,來自這兩個新事件的數(shù)據(jù)表明,每立方光年的空間中,黑洞—中子星合并的數(shù)量超過黑洞—黑洞合并的數(shù)量。

  相關論文信息:https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac082e


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