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奇異引力波事件:黑洞在撕碎一顆中子星?

2019年08月21日 04:27 來源:科技日報 參與互動 

  奇異引力波事件:黑洞在撕碎一顆中子星?
  專家稱如獲證實將是諾獎級發現

  本報記者 劉 霞

  引力波“獵手”或許已經捕獲他們最奇異的獵物!據美國《科學》雜志網站近日報道,美國東部時間8月14日17時10分39秒,美國和意大利的3臺巨型探測器探測到了一次奇異事件,分析表明,這顯然是由一對黑洞和中子星在約9億光年之外相互運動并合產生的一束引力波脈沖。

  中國科學院國家天文臺研究員張承民對科技日報記者說:“此前,科學家們曾觀測到黑洞—黑洞并合以及中子星—中子星并合產生的引力波,但從未發現過黑洞—中子星的并合,新發現有望進一步揭示中子星的秘密。如獲證實,將是一個諾獎級的發現。”

  奇異事件“現身”

  報道指出,此次新發現由位于美國的激光干涉儀引力波天文臺(LIGO)和位于意大利的“室女座”(Virgo)天文臺共同完成。LIGO發言人帕特里克·布拉迪說:“如果這一結論被證實的話,將是一個巨大的里程碑。”

  據悉,2015年9月,科學家們首次探測到了兩個位于13億光年之外、質量為太陽質量幾十倍的黑洞并合產生的引力波。2017年8月,“室女座”探測器加入到這場引力波信號的追捕行動中。幾天之內,這3臺探測器發現了兩顆中子星并合產生的引力波。

  現在,LIGO和Virgo可能已經發現了黑洞和中子星的并合。LIGO成員維基·卡洛杰拉說:“看到黑洞撕碎一顆中子星,就能揭示出中子星物質有多堅硬,這是破譯中子星結構的關鍵。”

  研究人員通過引力波估算出了這對碰撞體的質量:其中一顆為5倍太陽質量;另一顆(假定是中子星)不足3倍太陽質量,但這一質量并不完全確定。卡洛杰拉說:“也許它不是一顆中子星,也許是一個小黑洞?”

  張承民表示,事實上,此前的天文學觀測認為中子星的質量不能超過2.2倍太陽質量,但理論家的預言更加樂觀,可以達到3.2倍太陽質量。

  神龍見首不見尾的“神雕俠侶”

  目前科學家借助LIGO和Virgo引力波探測器,已經發現了十多個黑洞—黑洞并合事件,以及2個中子星—中子星并合,今年4月曾經發現過1個疑似黑洞—中子星事件。

  但迄今為止,理論學家們仍然不能完全確定黑洞—中子星成對有多么普遍,也不知道它們是如何形成的。模型顯示,它們更有可能由大質量恒星對形成,而非由四處游蕩的黑洞和中子星以某種方式找到彼此然后結伴形成。

  張承民介紹說,理論上,黑洞—中子星系統在宇宙中的數目應該多于黑洞—黑洞系統,但是少于中子星—中子星系統。

  但為什么黑洞—中子星系統“現身”得比較少呢?

  張承民解釋說:“首先,黑洞—中子星碰撞輻射引力波的能量遠遠小于黑洞—黑洞系統,所以這就是為什么LIGO首先看到了黑洞—黑洞系統;此外,中子星—中子星系統的并合引力波能量雖然不是很高,但其數目具有絕對優勢,因此它們也容易被探測到。”

  張承民進一步說:“另外,射電望遠鏡已經觀測到18對中子星—中子星系統,其物理性質已經研究得比較清楚,所以判斷和認證其觀測屬性相對容易,而黑洞—中子星系統至今沒有觀測到,所以其并合性質、物理特征與誕生率只能停留在理論設想,還由于這類系統可能沒有光學對應體,這提供給引力波探測器的觀測約束比較模糊。所以,黑洞—中子星系統不容易探測。”

  或是諾獎級發現

  探測到黑洞—中子星并和有何重要意義?

  張承民說:“黑洞—黑洞、中子星—中子星這兩類是同類致密星體,兩者性質一致;而黑洞—中子星系統是兩類不同致密星體,這兩種星體碰撞可以起到交叉認知的作用,精確了解致密的核物質在宇宙中被物質奇點撕裂時的各種表現,一定有許多意想不到的奇妙現象,這為全面認識宇宙極端狀態提供了不可多得的環境。”

  張承民繼續表示:“此外,黑洞—中子星碰撞的發現為3類致密星體的完整認識畫上完美句號,這進一步證實愛因斯坦引力理論的正確,也讓我們欣賞了宇宙各種奇觀。這一發現一旦獲得證實,LIGO與Virgo的科學家將可能再次獲得諾貝爾物理學獎。”

【編輯:郭澤華】

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