科学家首次探测到黑洞吞噬中子星

2021年07月10日 11:15 次阅读 稿源:光明网 条评论

据《科学》报道,科学家发现了两个黑洞吞噬中子星事件。大质量物体之间的剧烈合并是通过时空涟漪(或者说引力波)探测到的。科学家此前已发现过黑洞—黑洞或中子星—中子星的合并。

“大多数人认为存在黑洞—中子星合并,但这是首次确切看到这一现象。”帮助发现这一事件的美国西北大学引力波天文学家 Maya Fishbach 说。然而,对于这两个事件,天文学家没有看到任何可见光或其他电磁辐射。

5 年前,物理学家通过激光干涉引力波天文台 (LIGO) 首次探测到引力波 。1 年后,欧洲处女座引力波探测器 (Virgo) 加入搜寻行列。很快,它们就联合探测到了两颗一起旋转的中子星。

这些发现激起了许多研究人员对第三种明显会产生引力波的宇宙事件的兴趣,即黑洞—中子星合并。一些天体物理学家认为,这样的事件更具启发性,因为无特征的黑洞会撕裂更复杂的中子星。他们希望这样的碰撞能以前所未有的方式揭示中子星结构。

现在 ,LIGO 和 Virgo 团队报道发现了两个期待已久的事件。其中一个较强信号在 2020 年 1 月 15 日被探测到,数据显示,这是一个约 6 倍太阳质量的黑洞吞噬一颗 1.5 倍太阳质量的中子星所发出的。而此前 10 天,研究人员发现了一个 9 倍太阳质量的黑洞与一颗 1.9 倍太阳质量的中子星合并。两个团队日前在《天体物理学杂志通讯》上报道,这两个事件都发生在约 10 亿光年外。

遗憾的是,两次黑洞—中子星合并都没有产生电磁望远镜可以观测到的爆炸。“这可能是因为它们离我们太远了,也可能是因为黑洞把中子星整个吞下了 。”Fishbach 说。

“如果黑洞比中子星大得多或者黑洞正在慢慢旋转,一个黑洞就可能完全吞噬中子星。”哥伦比亚大学理论天体物理学家 Brian Metzger 说。他进一步解释说,只有当中子星在坠入黑洞之前能在其半径范围内(大约 12 或 13 公里)绕黑洞旋转,这种合并才会撕裂中子星并产生爆炸。

“LIGO 已经发现了十几个黑洞,截至目前的数据表明,大多数黑洞旋转缓慢,很可能会整个吞噬中子星 。”Metzger 说,基于观测结果,人们意识到黑洞—中子星合并产生的爆炸可能很罕见。

尽管如此 ,Fishbach 透露,来自这两个新事件的数据表明,每立方光年空间中,黑洞—中子星合并的数量超过黑洞—黑洞合并的数量。

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