引力波探測器發現迄今最強黑洞合併事件

2020-09-04 遼瀋晚報營口時刻

引力波探測器探測到了天文學家未曾想到的驚人發現——迄今為止我們所知的最大規模的黑洞合併事件。9月2日，《物理評論快報》和《天體物理學期刊快報》分別上線文章，介紹了這項發現。

此次黑洞合併最早被發現於2019年5月21日，合併產生的引力波被美國雷射幹涉引力波天文臺（LIGO）和義大利室女座幹涉儀（Virgo）探測到，合併事件被命名為GW190521。

兩個探測器感應到了黑洞合併產生的最後四個波紋，波紋頻率在一百毫秒內從30赫茲升至80赫茲。根據探測到的引力波，天文學家可以估算黑洞質量。此次合併事件中，兩個黑洞的質量分別是太陽的85倍和66倍，合併後形成的新黑洞質量接近150個太陽。

按現有理論，如此質量級別的黑洞不太可能發生合併。一顆大恆星的坍縮會導致黑洞的形成，而由恆星坍縮形成的黑洞，其太陽質量不會在65~120之間。因為恆星即將壽終正寢時，熾熱的核心會觸發氧核爆炸聚變，導致整個星球被撕裂。此外，大型黑洞的合併往往更早發生，不會被探測器發現。

為了解釋這一探測結果，研究人員推測，大爆炸發生後不久，原始黑洞會自發演變出一批黑洞，這些黑洞規模大小不一。而黑洞之所以足夠大，是因為它們早期已經發生過合併事件。

通常第一次黑洞合併發生後，新的黑洞會被先前產生的引力波踢出原本所在的星團。新黑洞停留在可能發生二次合併區域的情況非常罕見。不過，天文學家推測，如果黑洞都處在擁擠的銀河系中心，合併事件發生的概率更大，因為那裡有足夠大的重力，可防止反衝物體射出。

此次合併事件發生的具體星系尚未確定。但合併發生大約一個月後，研究人員在大致相同的區域追蹤到一次類星體的耀斑，這可能是合併事件引起的。

這是兩臺引力波探測器今年第二次探測到非常規的黑洞合併事件。6月，科學家利用探測器發現了一個太陽質量為2.6的黑洞。通常這一量級的天體不會被認為是黑洞，因為太輕了，但將之定義為中子星的話，量級又太大。

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