天文学家探测到引力波海啸,这些引力波来自哪里呢?

最近的引力波观测运行取得了迄今为止最大的收获 。 在不到五个月的时间里 , 从2019年11月到2020年3月 , LIGO-Virgo干涉仪记录了35次巨大的引力波事件 。 平均而言 , 在高峰期间每周几乎有1.7次引力波事件 。
天文学家探测到引力波海啸,这些引力波来自哪里呢?
文章图片
这比上一次检测到的每周平均1.5次事件显着增加 , 自2015年9月首次探测到历史性的引力波以来 , 事件总数已激增至90次 。
澳大利亚国立大学的天体物理学家苏珊·斯科特说:“这些发现代表着LIGO和Virgo探测到的引力波数量自它们开始观测以来增加了十倍 。 ”
“我们已经探测到35个事件 。 相比之下 , 我们在第一次观测中进行了三个探测 , 在2015-16年持续了四个月 。 这确实是引力波探测的一个新时代 , 而且不断增长的发现数量是揭示了有关整个宇宙中恒星生死的大量信息 。 ”
天文学家探测到引力波海啸,这些引力波来自哪里呢?
文章图片
在35次新探测中 , 有32次最有可能是成对黑洞合并的结果 。 这是当轨道上的成对黑洞被相互引力吸引 , 最终碰撞形成一个更大的黑洞 。
这种碰撞在时空中产生波纹 , 就像你在池塘里扔石头时产生的波纹一样;天文学家可以分析这些波纹以确定黑洞的特性 。
数据揭示了一系列黑洞质量 , 其中最大的黑洞质量约为87个太阳质量 。 该黑洞与质量为太阳61倍的伴星合并 , 形成了一个质量为太阳141倍的黑洞 。 该事件名为GW200220_061928 。
天文学家探测到引力波海啸,这些引力波来自哪里呢?
文章图片
另一次合并产生了一个质量为太阳104倍的黑洞;这两个都被认为是中等质量的黑洞 , 质量范围在100到大约100万个太阳质量之间 。
GW200220_061928也很有趣 , 因为至少有一个参与合并的黑洞落入了我们所说的上质量间隙 。 根据我们的模型 , 超过65个太阳质量的黑洞不能像恒星质量的黑洞那样由一颗恒星形成 。
那是因为前驱恒星的质量如此之大 , 以至于它们的超新星——被称为对不稳定性超新星——应该完全摧毁恒星的核心 , 不会留下任何东西以引力坍缩成黑洞 。
天文学家探测到引力波海啸,这些引力波来自哪里呢?
文章图片
这表明87个太阳质量的黑洞可能是先前合并的产物 。 GW200220_061928并不是第一个在上部质量间隙中涉及黑洞的事件 , 但它的检测确实表明分级黑洞合并并不少见 。
另一个事件包括较低质量间隙中的一个天体——一个质量介于太阳质量2.5到5倍之间的黑洞间隙 。 我们还没有最终发现比前者大的中子星 , 或者比后者小的黑洞;名为GW200210_092254的事件涉及一个质量为2.8个太阳质量的天体 。 天文学家已经得出结论 , 它可能是一个非常小的黑洞 。
天文学家探测到引力波海啸,这些引力波来自哪里呢?
文章图片
“观察这些双星系统中黑洞的质量和自旋表明这些系统最初是如何聚集在一起的 , ”斯科特说 , “这也提出了一些非常有趣的问题 。 例如 , 这个系统最初是由两颗恒星一起形成的 , 它们一起经历了它们的生命周期并最终变成了黑洞?或者这两个黑洞是在一个非常密集的动力学环境中推到一起的 , 比如银河系的中心?”
35个事件中的其他三个事件涉及一个黑洞和其他质量要小得多的东西 , 可能是一颗中子星 。 天文学家对这些事件非常感兴趣 , 因为它们可能会揭示中子星内部的物质——如果我们探测到一颗发光的话 。 通过发现更多这些合并 , 我们可以开始更好地了解它们实际上是如何发生的 。
天文学家探测到引力波海啸,这些引力波来自哪里呢?
文章图片
天文学家探测到引力波海啸,这些引力波来自哪里呢?】“直到现在我们才开始欣赏黑洞和中子星的奇妙多样性 。 ”英国格拉斯哥大学的天文学家克里斯托弗·贝瑞(ChristopherBerry)说 , “我们的最新结果证明它们有多种尺寸和组合——我们已经解决了一些长期存在的谜团 , 但也发现了一些新的谜题 。 利用这些观测结果 , 我们更接近于解开恒星如何进化的奥秘 , 恒星是宇宙的基石 。 ”