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科學(xué)家首次確切發(fā)現(xiàn)兩個(gè)黑洞吞噬中子星事件但沒(méi)有觀測(cè)到爆炸現(xiàn)象

2021-07-08 16:35:29 來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)

據(jù)《科學(xué)》報(bào)道，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)黑洞吞噬中子星事件。大質(zhì)量物體之間的劇烈合并是通過(guò)時(shí)空漣漪（或者說(shuō)引力波）探測(cè)到的。科學(xué)家此前已發(fā)現(xiàn)過(guò)黑洞—黑洞或中子星—中子星的合并。

“大多數(shù)人認(rèn)為存在黑洞—中子星合并，但這是首次確切看到這一現(xiàn)象。”幫助發(fā)現(xiàn)這一事件的美國(guó)西北大學(xué)引力波天文學(xué)家Maya Fishbach說(shuō)。然而，對(duì)于這兩個(gè)事件，天文學(xué)家沒(méi)有看到任何可見(jiàn)光或其他電磁輻射。

5年前，物理學(xué)家通過(guò)激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）首次探測(cè)到引力波。1年后，歐洲處女座引力波探測(cè)器（Virgo）加入搜尋行列。很快，它們就聯(lián)合探測(cè)到了兩顆一起旋轉(zhuǎn)的中子星。

這些發(fā)現(xiàn)激起了許多研究人員對(duì)第三種明顯會(huì)產(chǎn)生引力波的宇宙事件的興趣，即黑洞—中子星合并。一些天體物理學(xué)家認(rèn)為，這樣的事件更具啟發(fā)性，因?yàn)闊o(wú)特征的黑洞會(huì)撕裂更復(fù)雜的中子星。他們希望這樣的碰撞能以前所未有的方式揭示中子星結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)在，LIGO和Virgo團(tuán)隊(duì)報(bào)道發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)期待已久的事件。其中一個(gè)較強(qiáng)信號(hào)在2020年1月15日被探測(cè)到，數(shù)據(jù)顯示，這是一個(gè)約6倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞吞噬一顆1.5倍太陽(yáng)質(zhì)量的中子星所發(fā)出的。而此前10天，研究人員發(fā)現(xiàn)了一個(gè)9倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞與一顆1.9倍太陽(yáng)質(zhì)量的中子星合并。兩個(gè)團(tuán)隊(duì)日前在《天體物理學(xué)雜志通訊》上報(bào)道，這兩個(gè)事件都發(fā)生在約10億光年外。

遺憾的是，兩次黑洞—中子星合并都沒(méi)有產(chǎn)生電磁望遠(yuǎn)鏡可以觀測(cè)到的爆炸。“這可能是因?yàn)樗鼈冸x我們太遠(yuǎn)了，也可能是因?yàn)楹诙窗阎凶有钦麄€(gè)吞下了。”Fishbach說(shuō)。

“如果黑洞比中子星大得多或者黑洞正在慢慢旋轉(zhuǎn)，一個(gè)黑洞就可能完全吞噬中子星。”哥倫比亞大學(xué)理論天體物理學(xué)家Brian Metzger說(shuō)。他進(jìn)一步解釋說(shuō)，只有當(dāng)中子星在墜入黑洞之前能在其半徑范圍內(nèi)（大約12或13公里）繞黑洞旋轉(zhuǎn)，這種合并才會(huì)撕裂中子星并產(chǎn)生爆炸。

“LIGO已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了十幾個(gè)黑洞，截至目前的數(shù)據(jù)表明，大多數(shù)黑洞旋轉(zhuǎn)緩慢，很可能會(huì)整個(gè)吞噬中子星。”Metzger說(shuō)，基于觀測(cè)結(jié)果，人們意識(shí)到黑洞—中子星合并產(chǎn)生的爆炸可能很罕見(jiàn)。

盡管如此，F(xiàn)ishbach透露，來(lái)自這兩個(gè)新事件的數(shù)據(jù)表明，每立方光年空間中，黑洞—中子星合并的數(shù)量超過(guò)黑洞—黑洞合并的數(shù)量。

標(biāo)簽：科學(xué)家黑洞吞噬中子星爆炸