天文學(xué)家探測(cè)到的黑洞之間創(chuàng)紀(jì)錄的碰撞

二黑洞在一次可能會(huì)徹底改變我們對(duì)黑洞成長(zhǎng)。

它以 2023 年 11 月 23 日記錄的日期命名為 GW 231123，是最大的黑洞collision 的 Collision 中，生成一個(gè)對(duì)象重于 225 個(gè)太陽(yáng).

以前，最大質(zhì)量的黑洞碰撞會(huì)產(chǎn)生一個(gè)物體質(zhì)量是太陽(yáng)的 142 倍.

令人難以置信的是，參與碰撞的每個(gè)黑洞都比由單個(gè)恒星核心形成的黑洞的質(zhì)量上限重——這表明這兩個(gè)黑洞都可能參與了之前的碰撞。

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“這是我們觀測(cè)到的最大質(zhì)量黑洞雙星引力波，它對(duì)我們對(duì)黑洞形成的理解提出了真正的挑戰(zhàn)。天文學(xué)家和物理學(xué)家 Mark Hannam 說(shuō)英國(guó)卡迪夫大學(xué)。

“如此大質(zhì)量的黑洞在標(biāo)準(zhǔn)的恒星演化模型中是被禁止的。一種可能性是，這個(gè)雙星中的兩個(gè)黑洞是通過(guò)較小的黑洞的早期合并形成的。

引力波天文學(xué)始于 2015 年，當(dāng)時(shí) LIGO 干涉儀檢測(cè)到兩個(gè)極端天體合并合二為一時(shí)，在時(shí)空中傳播的引力波紋發(fā)出的微弱信號(hào)。從那時(shí)起，Virgo 和 KAGRA 設(shè)施加入了 LIGO，從宇宙中碰撞的黑洞對(duì)中收集了大約 300 個(gè)信號(hào)。

天文學(xué)家可以分析和梳理這些信號(hào)，利用漣漪來(lái)確定構(gòu)成它們的黑洞的特性。

這就是它真正酷的地方：小黑洞在太空中真的很難找到，因?yàn)樗鼈儾粫?huì)發(fā)出可探測(cè)的光。通過(guò)收集有關(guān)合并的數(shù)據(jù)，天文學(xué)家正在收集有關(guān)黑洞現(xiàn)實(shí)的數(shù)據(jù)。

圍繞這些高密度天體的大部分研究必然是理論上的。我們知道，較小的黑洞（與質(zhì)量數(shù)百萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)的超大質(zhì)量黑洞相反）是成為超新星的大質(zhì)量恒星的殘骸，它們的核心在引力作用下坍縮形成如此密集的物體，以至于光線無(wú)法逃脫它們的引力控制。

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然而，這種形成機(jī)制可以產(chǎn)生的黑洞大小有一個(gè)上限——因?yàn)槌^(guò)一定重量時(shí)，恒星會(huì)以所謂的對(duì)不穩(wěn)定超新星這完全抹去了核心。我們不確定這個(gè)極限是什么，但它可能低至 40 左右的太陽(yáng)質(zhì)量，也可能高達(dá) 60 左右。

我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了黑洞超過(guò)這個(gè)重量限制的證據(jù)。那次 142 次太陽(yáng)質(zhì)量合并涉及質(zhì)量是太陽(yáng) 66 倍和 85 倍的黑洞。但 GW 231123 相當(dāng)引人注目地提高了賭注。

此外，參與此次事件的兩個(gè)黑洞都旋轉(zhuǎn)得非常快，非常接近理論極限，研究人員說(shuō).這讓信號(hào)變得相當(dāng)復(fù)雜——但它也可能是關(guān)于黑洞歷史的線索。當(dāng)兩個(gè)黑洞結(jié)合時(shí)，產(chǎn)生的單個(gè)物體應(yīng)該具有更快的自旋速度，科學(xué)家們擁有這一特性建議作為工具用于確定黑洞是否是先前合并的產(chǎn)物。

需要進(jìn)一步的分析才能解開(kāi) GW 231123 的所有復(fù)雜性，但該事件可能會(huì)驗(yàn)證關(guān)于黑洞如何形成的科學(xué)理論。這也可能是關(guān)于超大質(zhì)量黑洞如何生長(zhǎng)的巨大線索，因?yàn)槲覀儾恢浪鼈兪侨绾螐馁|(zhì)量與恒星相當(dāng)?shù)奈矬w變成整個(gè)星系圍繞旋轉(zhuǎn)的巨大龐然大物的。

“社區(qū)需要數(shù)年時(shí)間才能完全解開(kāi)這種錯(cuò)綜復(fù)雜的信號(hào)模式及其所有影響，”物理學(xué)家 Gregorio Carullo 說(shuō)英國(guó)伯明翰大學(xué)?！氨M管最可能的解釋仍然是黑洞合并，但更復(fù)雜的情況可能是破譯其意外特征的關(guān)鍵。激動(dòng)人心的時(shí)刻即將到來(lái)！

該團(tuán)隊(duì)的調(diào)查結(jié)果將在第 24 屆廣義相對(duì)論與引力國(guó)際會(huì)議和第 16 屆 Edoardo Amaldi 引力波會(huì)議.

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