大約9億光年處,一個黑洞發(fā)出了在宇宙中回蕩的巨響。2019年8月14日,由此產生的時空結構中的漣漪穿過地球,于是成為了一種前所未見的宇宙碰撞類型的最佳證據。這是宇宙中發(fā)生的一場不可思議的災難的見證,它為科學家了解宇宙如何運行提供了新的見解。 這次被稱為S190814bv的探測,很可能是由黑洞和中子星合并引發(fā)的,中子星是一顆爆炸的恒星的超高密度殘留物。盡管天文學家們長期以來一直認為這類雙星系統(tǒng)存在,但他們從未被望遠鏡觀測到,性能強大的天文望遠鏡可以在天空中掃描不同波長的光。 天文學家預計,當黑洞和中子星合并時,這樣的系統(tǒng)會產生一種稱為引力波的漣漪。一個多世紀前,愛因斯坦的廣義相對論就預言了時空波動,該理論認為,兩個極其巨大的物體的碰撞會導致宇宙的結構產生褶皺。 直到2015年,終于首次探測到引力波,當時LIGO天文臺檢測到兩個黑洞合二為一的信號。從那時起,LIGO天文和歐洲的Virgo天文臺探測到更多的黑洞合并,同樣也發(fā)現更多的兩顆中子星的碰撞。 但迄今為止,還有第三種類型的事件沒有被探測到:黑洞吞噬中子星?,F在天文學家非常確定他們已經找到了確切的答案。LIGO和Virgo都探測到了S190814bv的發(fā)生,如果它實際上是由中子星和黑洞的合并引起,那么這將是產生引力波的第三種不同類型的碰撞。 兩個天文臺還追蹤了S190814bv的起源,這是一塊比整個月球寬11倍的橢圓形天空,它如此廣闊以至于望遠鏡能夠追蹤到不尋常的閃光。世界各地和軌道上的儀器都為此暫停了定期觀測,加入到搜尋這個信號來源的行動中來,實時發(fā)布了它們的早期結果。 美國宇航局雨燕望遠鏡也參與了這次引力波信號的搜索,它們一直在搜索作為引力波信號的X射線和紫外線的閃光。執(zhí)行該任務的NASA科學家亞倫·托胡瓦沃表示: 這個發(fā)現非常令人興奮,激動得他整夜未睡。 如果雨燕和其他望遠鏡確實同樣看到了LIGO和Virgo天文臺檢測到的碰撞后的余輝,那對于天文學來說將是一個巨大的成就,因為閃光會讓科學家第一次看到中子星的內部,并可能用新的方式測試相對論的極限。 然而并不是說望遠鏡可以看到任何東西。目前的理論預測,中子星和黑洞的碰撞并不會總是會發(fā)光,這取決于這兩個物體的質量比較。黑洞和中子星的質量越接近,恒星螺旋進入黑洞所需的時間就越長。這使得這兩顆行星的軌道更加接近,從而使黑洞有更多的機會在引力作用下撕碎中子星。在這些發(fā)光的五彩碎屑落入黑洞之前,它可以發(fā)出望遠鏡能夠捕捉到的光。 但是如果黑洞比中子星大得多,它可以毫不費力地將整個恒星吞沒,而且不會發(fā)出任何光??茖W家們仍在梳理關于S190814bv的數據,以確認這次碰撞的真相。 另一種更奇怪的可能性是S190814bv中較小的天體根本不是中子星。LIGO和Virgo天文臺根據每次碰撞中物體的估計質量對天體合并進行了分類。任何小于太陽質量三倍的物體都被認為是中子星。任何超過太陽質量五倍的物體都被認為是黑洞。在上周三S190814bv中的探測中,一個物體的質量超過了五個太陽質量,而另一個物體的質量低于三個太陽質量。在很大程度上表明這是黑洞和中子星之間的碰撞。 雖然理論上可能存在質量較小的黑洞,但對宇宙的x射線測量尚未發(fā)現它們的任何跡象。同樣我們對中子星最好的理論是,如果它們的質量遠遠大于兩個太陽質量,它們就會坍縮成黑洞。如果3到5個太陽質量之間的差距僅僅反映了我們觀測到的誤差,難道S190814bv中較小的物體是一個微型黑洞? 引力波的細微特征可以讓科學家們弄清楚S190814bv較小天體的身份。據LIGO天文臺說,這是一個NSBH事件的可能性大于99%。當然,還需要進一步的分析來確定它們的確切尺寸。如果后續(xù)的測量確實發(fā)現了一個余輝,那么這就幾乎可以確認這個較小的物體是一顆中子星??茖W家表示這可能需要數周的時間確認。 |
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