江苏龙网

  1. 首页 > 人文 > >

「质量」LIGO测到最强信号！人类首次发现中等质量黑洞

_原始标题：LIGO测到最强信号！人类首次发现中等质量黑洞 ， 带来谜团
如果说早在2015年 ， 激光引力波干涉天文台（LIGO）首次听到的双黑洞并合事件如同一声“啁啾”鸟鸣 ， 那么2019年5月21日 ， 他们和意大利处女座引力波天文台（Virgo）联合探测到的引力波信号无异于一记“轰”鸣 。
是多重的天体才能闹出这么大的动静？根据9月3日发表在《物理评论快报》（Physical ReviewLetters）和《天体物理学期刊通讯》（Astrophysical Journal Letters）上的两篇论文 ， 这是两个分别约为 85 倍和65 倍太阳质量的黑洞合并而成了一个142倍太阳质量的黑洞 ， 中间损失的等同8倍太阳质量的能量以引力波的形式在宇宙中扩散出来 。
这个只持续了不到0.1秒的信号创造了多个纪录 ， 却也带来了巨大的谜团 。
这是LIGO探测到的质量最大的黑洞并合事件；
「质量」LIGO测到最强信号！人类首次发现中等质量黑洞。这是LIGO探测到的最远的引力波信号 ， 远在50亿秒差距（1秒差距约等于3.26光年）之外 ， 光传输就要花上70亿年 ， 这意味着事件发生时 ， 宇宙的年龄还只有现在的一半；
这是人类首次发现质量介于100到100000倍太阳质量之间的黑洞 ， 即所谓的中等质量黑洞；
最后 ， 根据现有的黑洞演化理论 ， 85倍太阳质量的黑洞“不可能”出现 。
中等质量黑洞
引力波是爱因斯坦广义相对论中的重要推论 ， 被形象地比喻为“时空的涟漪” 。 时间和空间会在质量面前弯曲 ， 时空在伸展和压缩的过程中 ， 会产生振动传播开来 ， 这些振动就是引力波 。 绝大多数信号传播到地球上就变得弱不可闻 ， 除非是黑洞并合、中子星并合这样的宇宙重量级“消消乐” 。
LIGO首次探测到的引力波信号 ， 就来自两个分别为36倍和29倍太阳质量的黑洞 ， 并合为62倍太阳质量黑洞
一颗恒星逃不出三种宿命：白矮星、中子星和黑洞 。
白矮星有点像“熄灭”了的灰烬 ， 低光度、高密度、高温度 ， 我们的太阳数十亿年后结局大概如此 。
但对更高质量的恒星而言 ， 它们在寿命尽头可能会发生超新星爆炸 ， 爆炸后如果还有残骸剩余 ， 要么是极端致密的中子星 ， 要么就是引力大到光线也无法逃逸的黑洞 。
这一类由恒星演化而成的黑洞 ， 我们称为恒星级黑洞 ， 也是天体物理中最小的一类黑洞 ， 质量通常在3倍至100倍太阳之间 。 最大的一类则是星系中心的超大质量黑洞 。 例如 ， 银河系中心就有一个约为430万倍太阳质量的超大质量黑洞人马座a* 。 介于两者之间的称为中等质量黑洞 ， 此前没有过直接的电磁波观测证据 。
中等质量黑洞的存在有可能帮我们解答一个悬疑已久的宇宙学问题：超大质量黑洞究竟是怎么来的？一种解释是 ， 这些庞然大物是由中等质量黑洞反复合体形成的 。
质量断档
有趣的是 ， 比起142这个数字 ， 科学家们可能会更惊诧于两颗“原生”黑洞里有一颗竟然达到了85倍太阳质量 。
原来 ， 恒星之所以能保持稳定 ， 是星核中的光子和气体产生向外的压力 ， 平衡了向内的引力 。 等到恒星把铁这一类重元素也聚变后 ， 产生的向外压力就不足以对抗引力了 。 恒星会在自身重量的作用下坍塌 ， 发生核坍缩超新星爆炸 ， 进而形成黑洞 。
然而 ， 对于更重一些的恒星来说 ， 现有的物理学理论还要考虑对不稳定性（pairinstability）现象 。 这是说 ， 恒星核中的光子在能量极高时会形成一对电子和反电子 。 这些正反电子对产生的对外压力比光子小 ， 使得恒星更不稳定 ， 容易发生非常剧烈的爆炸 ， 损失掉大量能量 。 根据这样的理论预计 ， 恒星是不可能坍缩成65倍至120倍太阳质量的黑洞 ， 这个质量范围称为对不稳定性断档 。
那85倍太阳质量黑洞到底是怎么来的？也许 ， 它也是由两个质量更小的前身黑洞并合形成的？
LIGO 成员、加州理工学院教授阿兰·魏施坦（Alan Weinstein）说道：“这个天文物理事件提出的问题比它回答的问题还要多 。 ”
Virgo成员、法国国家科学研究中心（CNRS）研究员NelsonChristensen则表示 ， 质量落在这个区间的黑洞足以让很多天体物理学家抓耳挠腮 。
甚至 ， 这个引力波信号根本就不来自于黑洞？研究人员也在论文里提及了其他“脑洞” ， 比如这其实是我们银河系内一颗正在坍缩的恒星 ， 或是宇宙早期的宇宙弦 ， 但信号与相应理论的吻合程度都不高 。
「质量」LIGO测到最强信号！人类首次发现中等质量黑洞。因此 ， 科学家们最后选择采用奥卡姆剃刀原则：最简单的双黑洞并合解释 ， 目前就是最好的 。


    推荐阅读


    上一篇：拍照摄影单反相机与数码相机的区别

    下一篇：自如回应将中水接入自来水：自如回应将中水接入自来水：装修师傅所为 深表歉意