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宇宙最强音,8个太阳质量瞬间释放,LIGO发现最强引力波

2020/9/15 11:50:40 来源:原创 浏览:

本月初(2020年9月2日),LOGO官网发布了一组新闻,美国LIGO激光干涉引力波天文台的两个4公里长的激光干涉仪和欧洲位于意大利的Virgo引力波探测器的一个3公里长的激光干涉仪同时探测到一个有史以来最强的引力波信号——GW190521。在1/10秒不到的时间内释放出相当于8个太阳质量的引力波,辐射到宇宙空间中去,这比人类探测到的第一个引力波信号GW150914所辐射的3个太阳质量能量高出一倍多。

从编号GW190521可以看出这个引力波信号是2019年5月21日捕获的。(编号前面的GW是Gravitational wave引力波的意思)但该论文在1年后到2020年5月30日才提交,这次数据处理的速度比第一次引力波事件耗时也高出一倍多。

根据数据模型拟合的结果,此次最强引力波是由一个65倍太阳质量的黑洞和一个85倍太阳质量的黑洞合并产生,最终在以引力波形式辐射出8个太阳质量的能量后,合并形成一个142倍太阳质量的黑洞。

这次事件有几个特别的地方,原始两个黑洞都达到和超过了恒星演化模型所能产生黑洞的上限。根据现有的恒星演化理论,一般大质量恒星演化到末期由于不稳定对机制(核心的伽马射线直接产生正负电子对)最高能产生约65倍太阳质量黑洞,但更大质量的恒星则可能通过称为光致蜕变机制(更高能的伽马射线使铁原子核蜕变成更小的氦原子核并释放中子)形成最低130倍太阳质量的黑洞。然后,65倍太阳质量到130倍太阳质量之间的黑洞理论上是无法直接产生的。这次85倍太阳质量黑洞的发现意味着要么现有理论模型错了,要么它是通过另一次双黑洞合并产生的。

而更重要的一点是,此次事件产生的一个142倍太阳质量的黑洞填补了天文学里中等质量黑洞的空白,这是迄今发现的唯一一个中等质量黑洞。

关于黑洞,按质量可分为微型黑洞(原初黑洞)、恒星级黑洞、中等质量黑洞和超大质量黑洞。其中原初黑洞只是理论上存在,至今未发现足够证据证明其存在,而此前通过引力波发现的所有黑洞均为恒星级黑洞(100倍太阳质量以内),而另一方面通过对星系核心的观测,超大质量黑洞黑洞也大量发现,唯独介于恒星级黑洞与超大质量黑洞之间的中等质量黑洞始终没有发现,这是件很诡异的事情,不过随着GW190521引力波双黑洞合并信号的发现,中等质量黑洞的探测总算破零了……

这次的引力波事件的另一个特别的地方是在波源方向上观测到了光学对应体!这是继2017年的GW170817双中子星合并引力波信号的光学对应体后,有一次成功探测到引力波信号的光学对应体。这次观测到的光学对应体是在探测到引力波信号后35天测得的一个耀斑,持续时间约40天。

据分析这个耀斑是由双黑洞合并时从碰撞的吸积盘高温气体发出的,由于经过吸积盘外围厚厚的气体成散射从而减慢了速度,导致虽然可能更早发出,却比引力波信号延迟了35天才被接收到。

据测定,该引力波源的光度距离约5.3x10^9秒差距红移量约为0.82。

最后,为什么文章标题说它是创始以来的宇宙最强音?因为在天文学里,对应于电磁波信号的“看”,引力波信号常常被称为“听”,我们在聆听宇宙的声音,甚至LIGO都把这声音做出来了,就是把引力波的波形数据做出音频。不过我这里没法放音频,事实上我也没找到这次的音频,所以,来一张此前引力波波纹的波形图吧,至于声音是怎样的,请自行脑补。


文章篇幅有限,后续可能会对此次事件的一些细节再行另文细述,欢迎点击关注。

以上所有图片来自LIGO,文字内容为星宇飘零原创。

看看网友怎么说

晴朗156617079:太阳闪焰来了?

807360:灭霸打响指了?[抠鼻]

云游子SHAN:其妙无穷😃

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