科學家發現「質量間隙」中神秘天體 介於中子星與黑洞之間

2020-12-04 新華社新媒體

新華社北京6月28日新媒體專電 美媒稱,數十年來,天文學家一直對介於中子星與黑洞之間的質量間隙感到困惑:最重的中子星不超過太陽質量的2.5倍(或2.5個太陽質量);已知最輕黑洞大約是5個太陽質量。問題是:在這種所謂的質量間隙之中存在的究竟是什麼?

據美國每日科學網站6月23日報導,大部分大質量恆星死亡時,它們崩塌於自身重力,留下黑洞;而質量較小的恆星死亡時,它們爆炸成超新星,留下高密度的恆星殘骸,即中子星。

現在,在美國國家科學基金會的雷射幹涉引力波天文臺與歐洲的室女座探測器的最新研究中,科學家宣布發現了一個2.6個太陽質量的物體,完全處於質量間隙中。這個物體是2019年8月14日發現的,當時它與一個相當於23個太陽質量的黑洞合為一體,產生了一束引力波,被地球上的雷射幹涉引力波天文臺和室女座探測器探測到。關於此次探測情況的論文發表在《天體物理學雜誌通訊》上。

論文作者之一、西北大學教授維基·卡洛格拉說:「我們等了幾十年,想解開這個謎團。我們不知道這個物體究竟是已知最重的中子星,還是已知最輕的黑洞,但是不論怎樣,它都打破了紀錄。」

另一位作者、威斯康星大學密爾沃基分校教授、雷射幹涉引力波天文臺科研合作發言人派屈克·布雷迪說:「這將改變科學家對中子星和黑洞的看法。質量間隙也許事實上根本不存在,而只是觀察能力局限所致。時間和未來的觀察將說明真相。」

研究論文描述的宇宙合併現象最終形成了一個大約相當於太陽質量25倍的黑洞。新形成的黑洞距離地球約8億光年。

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    此次碰撞是在2019年8月被LIGO-Virgo聯合探測到的,研究人員對引力波的新分析結果發表在6月23日的《天體物理學雜誌快報》上。結果顯示,這次碰撞是一次黑洞與神秘天體的碰撞。之所以稱它為神秘天體,是因為該天體的質量為2.6倍太陽,而中子星的質量上限為2.5倍太陽,最輕的黑洞質量也是太陽的5倍。而且,由於此次事件的距離遙遠,大約為8億光年,因此科學家沒有探測到來自該事件的光。
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    我們很明顯可以看出,在質量最重的中子星和質量最小的黑洞之間,存在一個「質量間隙」,天文學家一直對這個質量間隙感到困惑:在這個質量間隙之中難道是一片空白嗎?還是可能存在一種未知的神秘物體?最近,在美國國家科學基金會的雷射幹涉儀引力波觀測站(LIGO)和歐洲的處女座探測器的一項新研究中,科學家宣布發現了一個2.6倍太陽質量的物體,這個物體的質量值剛好處於質量間隙之內。該天體最早於2019年8月14日被發現,它的夥伴是一個23倍太陽質量的黑洞,該天體正在被黑洞吞併,因此產生了引力波信號,繼而被LIGO和Virgo在地球上探測到。
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    科學界正在熱議 LIGO-Virgo合作 的一項新發現。在中子星和黑洞間所謂的「質量間隙」中發現了一個新物體。2019年8月,LIGO-Virgo 引力波網絡目擊了一個質量是太陽23倍的黑洞與一個質量是太陽2.6倍的神秘物體的合併。科學家們不知道這一神秘物體是否是一顆中子星或者黑洞,但是無論如何這都是一項記錄,作為已知最重的中子星……或者是已知最輕的黑洞。
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    這類星體的質量比最大的中子星大一些,卻又比恆星形成的黑洞的最小量級小一些,一般認為其質量在太陽的2.5~3倍之間,曠課星的構成與中子星相似,但是本質上又是不同的,因為中子星就像是一個原子核,電子已經被巨大的收縮壓壓縮到了質子裡面成為中子,無數的中子聚集在一起,就形成了中子星;但是夸克星有比中子星更大的收縮壓,將無數的中子也都壓到了一起,使得整個星體成為了一顆中子,所以夸克星就像是一顆巨大的中子。
  • 距地8億光年的天體,質量是太陽的2.6倍,科學家研究後感到好奇
    反之,如果這個恆星的質量不夠,那麼它就會變成一顆中子星或者是白矮星。截止到目前,科學家在宇宙中發現的質量最大的白矮星,它的質量是太陽的2.5倍;發現的質量最輕的黑洞,它的質量是太陽的5倍。從這裡我們可以看出,在中子星和黑洞之中,是存在著「質量間隙的」,分別在2.6個太陽質量到4.9個太陽質量之間。
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    參考消息網9月3日報導法新社巴黎9月2日發表了題為《科學家發現神秘的「中等質量」黑洞》的報導,相關內容摘編如下:科學家9月2日宣布發現了一個黑洞,這是迄今發現的最古老黑洞,根據人們目前對「怪物」黑洞的理解,這個黑洞根本不該存在。「怪物」黑洞的密度非常大,即使光也無法擺脫它們的引力。
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    據外媒報導,儘管科學家們最近才能捕捉到黑洞的圖像,但他們對黑洞卻了解得不少。這些密度極高的天體會吸收任何靠其很近的天體,它們是大多數星系的中心,至少天文學家是這樣認為的。 另外目前已知的是黑洞有兩種類型:標準版(較小版)的質量被認為是太陽的5到100倍;另一個版本是超大質量版,其質量是太陽的1000倍以上。
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  • 科學家觀測到中子星與黑洞碰撞產生的引力波
    雖然對科學家而言,該發現過於複雜,無法精確查明該過程究竟發生了什麼,但這一信號帶來更多天文觀測的希望,該發現甚至預示著未來人們將對超新星爆炸有更新的認識。圖中是通過引力波觀測到的天體碰撞事件。圖像底部顯示了與中子星大小相近的天體,圖像頂部顯示了黑洞大小的天體,該碰撞事件涉及一個黑洞和較大中子星或者較小黑洞。
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    2017年8月科學家首次發現了由兩顆被稱為中子星的超緻密「恆星屍體」合併產生的引力波。天文學家強調這一具有裡程碑意義的發現是理解宇宙的重要一步。當時,科學家們認為這一被官方正式歸類為GW170817的重大事件,可能會產生一個黑洞:而一項新的分析結果支持了這一假設。在這項新研究中,研究人員分析了美國宇航局錢德拉x射線天文臺收集的數據。在雷射幹涉引力波天文臺(LIGO)項目探測到引力波後,阿爾伯特·愛因斯坦在一個世紀前首次預言了引力波在時空中的漣漪。
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    一路上我們發現了一些奇異的天體,從星際遊客到流氓行星,到白矮星、中子星和黑洞。但中子星和黑洞不易區分,通常它們形成的機制相同:一顆巨大的恆星的坍塌,導致超新星爆炸。圖註:此模擬顯示了雙黑洞系統發射的輻射。原則上,我們應該有中子星雙系統、黑洞雙系統和中子星黑洞系統,覆蓋整個允許的質量範圍。
  • 8億光年外發現神秘天體,科學家:以前從未見過
    【ALENG 自媒體】6月24日晚間自媒體專稿,宇宙中質量最大的天體究竟是什麼?現代天文學已經對此有了一個基本的結論,那就是黑洞。科學家已經知道,當一個質量巨大的恆星死亡時,要麼在自身引力之下塌縮成為一個黑洞,要麼成為一個中子星,而要成為一個黑洞的恆星,其質量必須至少為太陽質量的5倍,如果要成為一個中子星,那麼,該恆星的質量必須小於太陽質量的2.5倍,也就是說,宇宙中已知最小的黑洞,其質量約為太陽質量的5倍,而最大的中子星,其質量不過太陽質量的2.5倍,但是最近的一個發現,似乎出現了令科學家感到迷惑的問題:距離地球8億光年外,
  • 中子星與黑洞之間的相遇——黑洞更有可能吞噬整個中子星
    中子星是大質量恆星的坍塌核心,它們緊緊地壓縮物質,原子分裂而幾乎所有東西都轉變成中子。結果,大約1個太陽的質量被擠入了這些半個濰坊大小的物體中。這件事的大部分都是中子形式,但一些理論認為,在中子星內部深處,中子本身會解離,留下一堆夸克和輕子湯。
  • 矮白星,中子星,黑洞他們之間存在著什麼樣的聯繫?
    1939年,羅伯特奧本海默和喬治沃爾科夫建立了中子的狀態方程,共同產生了中子星的質量極限,即託曼奧本海的默沃爾科夫TOV極限。TOV極限值的計算過程非常複雜,很難得到準確的值。最初的估計將中子質量限制在1.5到3.0太陽質量之間。後來的估計使極限接近2個太陽質量,而引力波觀測數據結合中子星顯示,極限被確定為2.17個太陽質量。
  • 科學家可能發現了已知最輕的黑洞
    目前,美國國家科學基金會(National Science Foundation)和歐洲的Virgo探測器(LIGO)的一項最新研究表明,科學家宣布發現了2.6倍太陽質量物體。它牢固地置於物質間隙中。這個天體是在2019年8月14日發現的,因為它與23個太陽質量的黑洞結合在一起,形成了一個由LIGO和Virgo探測回地球的引力波。西北大學教授Vicky Kalogera表示:「我們為了解決這個謎團已經等待了幾十年。」「我們不知道這個物體是否是最重量級的中子星,或者是已知最輕的黑洞,但無論如何它已經打破記錄。」
  • 142倍太陽質量!科學家發現迄今質量最大的黑洞
    2020年9月2日,美國雷射幹涉引力波天文臺(LIGO)與位於義大利的室女座引力波天文臺(Vigro)共同宣布他們利用引力波探測到一個質量為142個太陽的黑洞。這是科學家首次探測到質量介於100個太陽到1000個太陽之間的「中等質量黑洞」,也是到目前為止科學家利用引力波探測到的質量最大的黑洞。
  • 最小的黑洞?最大的中子星?引力波探測到8億光年外的神秘天體
    時空的漣漪揭示了黑洞與一個神秘天體的遙遠碰撞。這個由LIGO(雷射幹涉儀引力波探測器)和處女座引力波探測器於2019年8月14日監測到的事件,看起來像黑洞與中子星之間的碰撞。但是,對碰撞產生的引力波進行的分析,卻得出了一個讓科學家迷惑的答案。讓科學家迷惑的是,這個神秘天體的質量超過中子星的理論質量值,但低於黑洞的理論質量值。科學家在6月23日的《天體物理學雜誌快報》中報告說,對引力波的計算表明,神秘天體的質量大約是2.6個太陽質量。
  • 宇宙中的「孤獨行者」,介於恆星和行星之間,看專家的分析發現
    宇宙中的「孤獨行者」,介於恆星和行星之間,看專家的分析發現說到神秘一詞,我想很多人都和我一樣,認為天地間最神秘地莫過於浩瀚無垠的宇宙了吧。而說到宇宙想必大家更多了解的就是星系群或者黑洞了,關於黑洞,今年科學家們也是拍攝到了人類歷史上首張關於黑洞的照片,並且再次驗證了愛因斯坦的理論,廣義相對論。