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ligo發現最大黑洞

致密星是宇宙中最詭異、最極端的天體,它們的存在會給周圍的空間帶來巨大的影響。當它們碰撞在壹起,勢必將會上演壹場恐怖的宇宙災難。

致密星分為三種,白矮星,中子星和黑洞。白矮星看起來最“不起眼”,但本身也相當恐怖,每立方厘米的質量就超過1噸。中子星更加誇張,每立方厘米甚至可以達到1億噸以上。至於黑洞,如果單純看奇點的話,密度則是無限大的。

那麽,如果致密星中最恐怖的兩個——黑洞和中子星遇到了壹起,會發生什麽呢?

我們知道,這樣的宇宙大碰撞,壹定會在某個角落發生的,卻始終苦於沒有足夠強大的觀測能力來發現它們。如今,科學家們終於確認了來自於黑洞和中子星的劇烈碰撞。它們的碰撞掀起了巨大的時空漣漪,直到10億年後的今天,依然能夠在宇宙中傳播,最終被我們發現。這種時空漣漪,就是我們發現它的工具——引力波。

引力波,是愛因斯坦的廣義相對論在壹百多年前預言的現象,不過直到100年時間過去了,人類才掌握了證明並探測引力波的技術。2016年2月11日,科學家宣布,他們在2015年正式利用引力波進行了壹次雙黑洞碰撞的觀測,驗證了愛因斯坦百年來的預言,也為人類獲得了新的宇宙探測工具。

科學家能夠發現引力波,離不開強有力的觀測設備。這次 歷史 性的突破,來自於兩大觀測站的幫助,那就是位於美國的 激光幹涉引力波天文臺(LIGO)以及位於意大利的 室女座幹涉儀(Virgo)。

這次發現可以說是為人類的天文學打開了壹扇新的大門,在接下來這5年的時間裏,科學家們壹***觀測到了差不多50次引力波事件,其中包括雙黑洞之間的碰撞,雙中子星之間的碰撞,甚至還有雙白矮星的碰撞。奇怪的是,關於中子星(neutron star)和黑洞(black hole)的碰撞事件——NSBH雙星——卻從未被發現過。

理論上來說,黑洞和中子星的碰撞,也是可以利用引力波進行探測的。但這樣的事件壹直是壹個空白,也令科學家們非常困擾。不過,這樣的迷惑最近終於得到了完美的解決,科學家們終於在 歷史 上首次觀測到了NSBH雙星碰撞事件,而且壹下就發現了兩個,正式填補了這個空白!

來自於澳大利亞莫納什大學ARC引力波發現卓越中心的天體物理學家Rory Smith興奮地說:“這在引力波天文學的全新領域來說是壹個偉大的裏程碑!中子星和黑洞的合並,是宇宙中最為極端的現象之壹。對這種碰撞事件的觀測,可以打開了解基礎物理學知識的通道,也可以了解恒星的誕生、存在以及死亡。”

據介紹,這兩次NSBH雙星碰撞事件分別被命名為GW200105和GW200115,其中GW就是引力波的英文gravity wave的首字母縮寫,後面的數字代表著發現的時間。可以看出來,這兩次引力波的發現相隔僅有10天,這幾乎可以說是同時發現的了。對於壹個空白的領域,壹下子就有兩次發現,實在令人慶幸。

來自於國際LIGO、Virgo和Kagra合作組織的研究人員介紹說:“在2020年1月的時候,LIGO-Virgo探測器網絡靈敏地觀測到了兩組致密雙星的引力波信號,這與中子星-黑洞雙星的特征是符合的。這意味著,我們獲得了第壹個不論是任何方法發現NSBH雙星的確切證據。”

同時,他們進壹步介紹了兩次引力波事件的壹些細節——

通過質量,我們就可以判斷出兩個天體的身份——超過奧本海默極限的就是黑洞,而且是恒星級黑洞;質量較小的天體也在錢德拉塞卡極限之上,因此可以判斷其身份是中子星。二者的合並,也可以說是黑洞無情地吞噬了中子星,壯大了自己,變成了更加巨大的黑洞。

來自於澳大利亞國立大學的天體物理學家Susan Scott表示:“這兩次碰撞從核心處開始撼動了整個宇宙,並且在宇宙中掀起了漣漪,最終被我們檢測到。其中的每壹次碰撞,都不僅僅是兩個巨大而又致密天體本身那麽簡單,這就像是吃豆豆的 遊戲 壹樣,黑洞將圍繞著自己的中子星壹口吞掉。”

通過這次的兩個發現,科學家們終於確定了幾十年前推測的中子星-黑洞雙星系統的存在,這對於天文學觀測來說是壹次突破。西北大學的引力波天文學家Maya Fishbach指出:“我們現在終於看到了黑洞與中子星的合並,讓我們知道了它們是真實存在的。”

但是,關於這樣的組合,科學家們仍然有很多的未知。Fishbach繼續說道:“但是,我們對於中子星和黑洞仍然有太多不清楚的東西,比如它們會變得多小或者多大、旋轉的速度能有多快、如何形成壹對組合並融為壹體等等。未來,通過引力波的數據,我們將會通過統計學的數據來回答這些問題,並最終了解到我們這個宇宙中最為極端的天體是如何形成的。”

不得不說,愛因斯坦的確是非常偉大的,他的廣義相對論在壹百多年並且還將在更長的時間裏,指導我們理解這個宇宙。甚至直到今天,廣義相對論中的壹些預言仍然是人類所無法驗證的。

說到這,我竟然想起 燕山大學說愛因斯坦和廣義相對論是錯誤的那位教授,以及他說廣義相對論是“科學 健康 發展的壹大障礙”的言論。在目前的觀測和研究都很好地驗證了廣義相對論的今天,我也是很好奇,這位教授到底是如何“推翻”相對論的……