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奇異引力波事件:黑洞在撕碎一顆中子星?

2019年08月21日 04:27 來源:科技日報 參與互動 

  奇異引力波事件:黑洞在撕碎一顆中子星?
  專家稱如獲證實將是諾獎級發現

  本报记者 刘 霞

  引力波“獵手”或許已經捕獲他們最奇異的獵物!據美國《科學》雜志網站近日報道,美國東部時間8月14日17時10分39秒,美國和意大利的3台巨型探測器探測到了一次奇異事件,分析表明,這顯然是由一對黑洞和中子星在約9億光年之外相互運動並合産生的一束引力波脈沖。

  中国科学院国家天文台研究员张承民对科技日報记者说:“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。如获证实,将是一个诺奖级的发现。”

  奇異事件“現身”

  報道指出,此次新發現由位于美國的激光幹涉儀引力波天文台(LIGO)和位于意大利的“室女座”(Virgo)天文台共同完成。LIGO發言人帕特裏克·布拉迪說:“如果這一結論被證實的話,將是一個巨大的裏程碑。”

  據悉,2015年9月,科學家們首次探測到了兩個位于13億光年之外、質量爲太陽質量幾十倍的黑洞並合産生的引力波。2017年8月,“室女座”探測器加入到這場引力波信號的追捕行動中。幾天之內,這3台探測器發現了兩顆中子星並合産生的引力波。

  現在,LIGO和Virgo可能已經發現了黑洞和中子星的並合。LIGO成員維基·卡洛傑拉說:“看到黑洞撕碎一顆中子星,就能揭示出中子星物質有多堅硬,這是破譯中子星結構的關鍵。”

  研究人員通過引力波估算出了這對碰撞體的質量:其中一顆爲5倍太陽質量;另一顆(假定是中子星)不足3倍太陽質量,但這一質量並不完全確定。卡洛傑拉說:“也許它不是一顆中子星,也許是一個小黑洞?”

  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,但理論家的预言更加乐观,可以达到3.2倍太阳质量。

  神龍見首不見尾的“神雕俠侶”

  目前科學家借助LIGO和Virgo引力波探測器,已經發現了十多個黑洞—黑洞並合事件,以及2個中子星—中子星並合,今年4月曾經發現過1個疑似黑洞—中子星事件。

  但迄今为止,理論学家们仍然不能完全确定黑洞—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。

  张承民介绍说,理論上,黑洞—中子星系统在宇宙中的数目应该多于黑洞—黑洞系统,但是少于中子星—中子星系统。

  但爲什麽黑洞—中子星系統“現身”得比較少呢?

  張承民解釋說:“首先,黑洞—中子星碰撞輻射引力波的能量遠遠小于黑洞—黑洞系統,所以這就是爲什麽LIGO首先看到了黑洞—黑洞系統;此外,中子星—中子星系統的並合引力波能量雖然不是很高,但其數目具有絕對優勢,因此它們也容易被探測到。”

  张承民进一步说:“另外,射电望远镜已经观测到18对中子星—中子星系统,其物理性质已经研究得比较清楚,所以判断和认证其观测属性相对容易,而黑洞—中子星系统至今没有观测到,所以其并合性质、物理特征与诞生率只能停留在理論设想,还由于这类系统可能没有光学对应体,这提供给引力波探测器的观测约束比较模糊。所以,黑洞—中子星系统不容易探测。”

  或是諾獎級發現

  探測到黑洞—中子星並和有何重要意義?

  張承民說:“黑洞—黑洞、中子星—中子星這兩類是同類致密星體,兩者性質一致;而黑洞—中子星系統是兩類不同致密星體,這兩種星體碰撞可以起到交叉認知的作用,精確了解致密的核物質在宇宙中被物質奇點撕裂時的各種表現,一定有許多意想不到的奇妙現象,這爲全面認識宇宙極端狀態提供了不可多得的環境。”

  张承民继续表示:“此外,黑洞—中子星碰撞的发现为3类致密星体的完整认识画上完美句号,这进一步证实爱因斯坦引力理論的正确,也让我们欣赏了宇宙各种奇观。这一发现一旦获得证实,LIGO与Virgo的科学家将可能再次获得诺贝尔物理学奖。”

【編輯:郭澤華】

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