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S190814bv事件:9亿年前黑洞打了个响彻宇宙的恐怖饱嗝

这张艺术家的想象图描绘出黑洞吞噬中子星的情景。 中子星绕着黑洞旋转,黑洞巨大的重力将中子星撕成碎片,这种现象称为「潮汐力崩解」(tidal disruption

这张艺术家的想象图描绘出黑洞吞噬中子星的情景。 中子星绕着黑洞旋转,黑洞巨大的重力将中子星撕成碎片,这种现象称为「潮汐力崩解」(tidal disruption)。 ILLUSTRATION BY DANA BERRY, NASA

(36500365uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:MICHAEL GRESHKO 编译:邱彦纶):时空结构传来的阵阵涟漪,可能首次揭露了一种宇宙中发生的碰撞事件。

大约9亿年前,有个黑洞打了个响彻宇宙的恐怖饱嗝,所产生的时空涟漪在今年8月14日传到了地球,不仅让我们得知一种先前从未见过的宇宙碰撞,还有可能揭开宇宙运作的新奥秘。

这次所侦测到的事件名为S190814bv,很可能是由黑洞与中子星这些恒星爆炸后密度超高的剩余物,合并时引发的重力波讯号。 虽然天文学家一直觉得应该会有黑洞-中子星这样的双星系统存在,但使用各种波长的望远镜搜寻天空之后,却仍一无所获。

不过,天文学家也很期待能侦测到黑洞与中子星合并所产生的重力波。 早在一百多年前,爱因斯坦(Einstein)的广义相对论就预测了这种时空涟漪的存在,他认为若是两个质量极大的天体相撞,将会让宇宙的结构产生皱褶。

2015年,人类首度侦测到重力波,当时的雷射干涉重力波天文台(LIGO)观测到了两个黑洞合而为一所发出的讯号。 之后,LIGO和欧洲同类型的Virgo天文台也陆续又侦测到了黑洞合并及两颗中子星互撞的讯号。 而这次LIGO和Virgo都侦测到的S190814bv事件,如果确认是中子星-黑洞合并的话,那就会是人类所探测到第三种重力波。

探测装置在今年4月26日也曾经接收到可能为中子星-黑洞的合并讯号,但研究人员表示这次所侦测到的S190814bv事件的真实性更高。 4月份所侦测到讯号有七分之一的机率是来自地球的噪音,而且估计每隔20个月就会出现一次类似的假警报。 但S190814bv事件几乎确定来自于地球以外,而且根据雷射干涉重力波天文台团队的估计,要发生与此讯号类似的假警报,所需等待的时间恐怕比宇宙年龄还要更长。

「这个讯号尤其让人兴奋不已,」雷射干涉重力波天文台团队成员、美国西北大学(Northwestern University)物理学家克里斯多福. 贝瑞(Christopher Berry)这么说,「它很可能是真实的讯号,这表示很值得投入更多的时间和精力。 」

宇宙碎纸机

LIGO和Virgo还追踪S190814bv的起源范围,将其缩小到一片比满月大11倍的椭圆形天区,让望远镜得以进行后续观测,寻找反常的闪光。 来自全球各地的地面和地球轨道上的望远镜也暂停先前排定的常规观测计划加入搜索,并实时公布第一手的观测结果。

「这实在太让人兴奋了! 」美国航天总署(NASA)雨燕(Swift)望远镜的天文台值班科学家艾伦. 托胡瓦沃胡(Aaron Tohuv​​avohu)如此表示,他一直在这片重力波来源天区内,寻找X射线和紫外线的闪光讯号,「我一整晚都没睡觉,而且乐此不疲。 」

如果雨燕和其他望远镜真的能够观测到LIGO和Virgo所侦测撞击的余晖,对天文学界来说会是件非比寻常的大事。 因为,光线能让科学家得以首度一窥中子星内部的情形,并可能以新的方式来检验相对论的极限。

雷射干涉重力波天文台团队成员、美国西北大学物理学家维基. 凯洛格拉(Vicky Kalogera)表示:「对理论学家来说,那将是美妙无比、像在作梦一样的时刻。 」

但是,望远镜也可能什么也看不到。 根据目前的理论预测,中子星和黑洞碰撞并不一定会产生光线,而是得取决于两个天体的质量比。

如果黑洞与中子星的质量愈接近,中子星旋转绕进黑洞所需的时间就愈长。 两个天体彼此环绕的距离也就愈近,使得黑洞更有可能以重力撕裂中子星。 在中子星的炽热碎屑掉入黑洞之前,会产生望远镜能够侦测到的光线。

但如果黑洞的质量比中子星大得多,那它就能不费吹灰之力地吞噬整颗中子星,如此一来就不会发出任何光线。 凯洛格拉表示,科学家仍然在分析S190814bv的讯号,计算黑洞质量的可能范围,以厘清这次事件的状况。

判断形势

此外,还有一种比较奇怪的可能性,是S190814bv事件中较小的天体根本不是颗中子星。

在每一次天体碰撞中,LIGO和Virgo是以天体的估计质量分类合并事件。 任何低于三倍太阳质量的天体都会被归为中子星,而高于五倍太阳质量的则归类为黑洞。 在这次的状况中,他们估计S190814bv事件中较小的天体质量小于三倍太阳质量。

虽然理论上可能有质量较小的黑洞存在,但迄今为止的X射线观测仍尚未发现小质量黑洞存在的迹象。 同样地,目前对中子星的最佳理论显示,如果中子星的质量大于两倍太阳质量,就会坍缩成黑洞。 那么,会不会我们所观测到的天体质量,就恰好介于三倍到五倍的太阳质量之间,而S190814bv事件中较小的天体其实就是个小型黑洞呢?

「这次事件可能带给我们两个谜题,」贝瑞表示:「中子星的最大质量是多少? 而黑洞的最小质量又是多少? 」

重力波的微妙特征,或许能让科学家弄清楚S190814bv中较小天体的身分。 如果后续观测真的能找到余晖──凯洛格拉说这可能得要花上数周,那么几乎就能确认较小的天体是颗中子星了。

无论最终这个讯号究竟是什么,这都将是史无前例的第一次。 贝瑞说:「这是个双赢的局面。 」

相关报道:时空中的涟漪”表明黑洞可能吞噬了一颗中子星

(36500365uux.cn报道)据cnBeta:外媒CNET报道,观察“时空中微弱涟漪”的天文学家可能首次发现了一个吞噬中子星的黑洞。美国和欧洲的引力波观测台在4月升级后重新开始追捕这些极端宇宙事件,此后发现了23次潜在的“宇宙摆动”。最新的一次也许是最令人兴奋的 - 它也可能是最令人费解的。

该事件被命名为S190814bv,于8月14日被美国的激光干涉引力波天文台(LIGO)和意大利大型引力波探测器Virgo的微调激光探测到。这些设施发现了“时空中的涟漪”,暂时暗示它们是由于黑洞与“中子星”之间的碰撞造成的。

这些设施过去曾被用于观测潜在的黑洞 - 中子星碰撞,但没有一个得到充分验证。自从4月重新开始以来,天文学家只对三个这种疯狂型宇宙碰撞的“候选者”表现出不同程度的信心。那是因为探测器经过如此微调,有时会将“噪音”标记为真实事件。

如果事件被确认为中子星 -黑洞合并事件,它将完成LIGO和处女座的宇宙探测三连胜。这些设施已经被用于观测到黑洞与黑洞合并,中子星与中子星合并,但此前从未发现过中子星 -黑洞合并。

天文学家的下一步计划是将望远镜聚焦在S190814bv天空的小部分上。按照宇宙标准,其距离地球只有9亿光年远。

澳大利亚斯威本科技大学的天文学家 Simon Stevenson说道:“我们要么会看到一颗中子星被一个黑洞撕裂,要么像吃豆人吞下一个幽灵一样被吞噬。”




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