科學家首次探測到黑洞“吃”了中子星
作者:文樂樂
發布時間:2021-08-17
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  據《科學》報道,科學家發現了兩(liang) 個(ge) 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後留下的超致密核物質球體(ti) 。大質量物體(ti) 之間的劇烈合並是通過時空漣漪(或者說是引力波)被探測到的。此前,科學家已發現了黑洞—黑洞或中子星—中子星的合並。

  “大多數人都懷疑有黑洞與(yu) 中子星的合並,但這是首次確切看到這一現象。”幫助發現這一事件的美國西北大學引力波天文學家Maya Fishbach說。然而,對於(yu) 這兩(liang) 個(ge) 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,物理學家通過激光幹涉引力波天文台(LIGO)首次探測到引力波,它是兩(liang) 個(ge) 大質量黑洞旋轉並融合而產(chan) 生的。1年後,歐洲“處女座”(Virgo)引力波探測器加入了搜尋行列。很快,它們(men) 就聯合探測到了兩(liang) 顆一起旋轉的中子星。

  這些發現激起了許多研究人員對第三種明顯會(hui) 產(chan) 生引力波的宇宙事件——黑洞和中子星合並的興(xing) 趣。一些天體(ti) 物理學家認為(wei) ,這樣的事件會(hui) 更具啟發性,因為(wei) 無特征的黑洞(大質量恒星塌縮成一個(ge) 點後留下的超強引力場) 會(hui) 撕裂更複雜的中子星。他們(men) 希望這樣的碰撞能以前所未有的方式揭示中子星的結構。

  現在,LIGO和Virgo團隊發現了兩(liang) 個(ge) 期待已久的事件。更強的信號在2020年1月15日被探測到,數據顯示,這是一個(ge) 質量約為(wei) 6個(ge) 太陽的黑洞吞噬一顆質量為(wei) 1.5個(ge) 太陽的中子星所發出的。而此前10天,研究人員發現了一個(ge) 9倍太陽質量的黑洞與(yu) 一顆1.9倍太陽質量的中子星合並。兩(liang) 個(ge) 團隊日前在《天體(ti) 物理學雜誌通訊》上報道,這兩(liang) 個(ge) 事件都發生在大約10億(yi) 光年之外。

  遺憾的是,兩(liang) 次黑洞和中子星的合並都沒有產(chan) 生電磁望遠鏡可以觀測到的爆炸——電磁望遠鏡掃描了它們(men) 的位置。“這可能是因為(wei) 它們(men) 離我們(men) 太遠了,也可能是因為(wei) 黑洞把中子星整個(ge) 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(ge) 太陽質量)或者黑洞正在慢慢地旋轉,一個(ge) 黑洞可能會(hui) 完全吞噬中子星。”哥倫(lun) 比亞(ya) 大學理論天體(ti) 物理學家Brian Metzger說。

  Metzger進一步解釋說,隻有當中子星在墜入黑洞之前能在其半徑範圍內(nei) (大約12或13公裏)繞黑洞旋轉,這種合並才會(hui) 撕裂中子星並產(chan) 生爆炸。但是中子星繞黑洞旋轉的距離取決(jue) 於(yu) 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已經發現了十幾個(ge) 黑洞,截至目前的數據表明,大多數黑洞旋轉緩慢,很可能會(hui) 整個(ge) 吞噬伴生的中子星.“Metzger說,隨著觀測結果的出現,人們(men) 意識到黑洞—中子星合並產(chan) 生的爆炸可能很罕見。

  盡管如此,Fishbach透露,來自這兩(liang) 個(ge) 新事件的數據表明,每立方光年的空間中,黑洞—中子星合並的數量超過黑洞—黑洞合並的數量。

  相關(guan) 論文信息:https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac082e


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