LIGO探测到两个“瘦子”黑洞形成的引力波

这张照片显示了LIGO在2017年11月17日发现的五起合并中涉及的大量黑洞。(照片来源:LIGO)

黑暗的宇宙中潜伏着一群怪物，天文学家正在试图理解它。

这些怪物是成对的黑洞。它们的质量大约是太阳的五到十倍。它们相互碰撞形成更大的黑洞。本周，激光干涉引力波观测站(LIGO)的科学家宣布，他们在今年夏天早些时候发现了另一种由黑洞组合而成的引力波信号，这是自2015年以来的第五次，涉及到一些LIGO之前探测到的最轻的黑洞。

“我们正以前所未有的方式了解黑洞，”西北大学博士生、LIGO研究员伊芙·蔡斯说。

兴风作浪

LIGO的目标是探测空间本身的引力波或涟漪。爱因斯坦证明了像恒星和行星这样的非常大的物体对宇宙的影响就像扔在床垫上的保龄球一样(他还说时间和空间有着根本的联系，他称之为空间的组织)。当大量物体在空间和时间上快速运动时，就会产生引力波。

2015年9月14日，LIGO首次直接探测到引力波。这是爱因斯坦第一次预测引力波后的100多年(2016年2月宣布探测)。时空波纹来自两个相互包围的黑洞。他们越来越近，直到最后相撞。LIGO探测到的所有五个黑洞合并都涉及所谓的恒星质量黑洞，其质量大约是太阳的5到100倍。

“我们有五个不同的小黑洞家族，每个都有自己的怪癖，”蔡斯说。“每个黑洞都经过不同的测试。有些噪音很大，有些很远，有些质量较轻，有些质量相似。”

在LIGO 2015测试之前，研究人员可以通过寻找恒星或周围黑洞的物质环来间接观察恒星质量黑洞。X射线探测到的恒星质量黑洞通常高达太阳质量的10到20倍，但LIGO探测到的一些黑洞更大(科学家有点意外)。

信用:LIGO

这张照片显示了黑洞和中子星，它们被重力波和光探测到，并按质量分类。LIGO探测到的黑洞是蓝色的，其中大多数都比光探测到的恒星质量黑洞重。LIGO在2017年6月8日发现的黑洞更接近光探测到的黑洞。(照片来源:LIGO)

但本周，LIGO在6月8日宣布，该仪器检测到一个合并的黑洞，包括一些最轻的黑洞，其质量是太阳的7倍和12倍。蔡斯说，合并形成了一个比太阳质量重18倍的黑洞，并在合并中失去了一些质量，这是LIGO探测到的最轻的合并黑洞。这一合并与2015年12月26日的合并中发现的黑洞质量非常相似。

“这次活动的主要原因是大规模的，”蔡斯说，他是6月8日事件分析的领导者。“6月8日的事件与之前通过X射线观测探测到的黑洞质量一致，因此我们可以将通过X射线探测到的黑洞与通过引力波探测到的黑洞进行比较，从而建立两个不同黑洞群体之间的联系。”

蔡斯说，LIGO正在迅速发现这些黑洞，并能迅速获得在合并第一批发现之前发现的基于光的观测信息。LIGO也有一个同伴在寻找:8月，处女座引力波天文台在意大利启动。这两个观测站在8月14日进行了两次联合信号探测，包括8月14日的黑洞合并和8月17日发现的第一次二元合并。

蔡斯说:“我们刚刚开始了解这两个黑洞。”

蔡斯在一封电子邮件中写道:“这些双星系统可以单独形成，也可以在恒星环境的时代广场形成，时代广场是星系团聚集的地方。"

“出生在稠密环境中的恒星比孤立的恒星更容易受到撞击，因此会对系统的轨道和旋转产生持久的影响。”LIGO天文台和处女座天文台在进行了大约100次黑洞探测后，可能能够确定在密集和孤立的环境中形成的黑洞的比例。

LIGO科学家现在像动物学家一样研究野生珍稀物种——他们的任务是试图将个体特征与整个种群的特征区分开来。

“我们不能仅仅通过五个事件得出任何结论，但是我们正在探索双黑洞的形成，”她补充道。

然而，蔡斯说，天文学家将利用迄今为止的探测来估计有多少这些太阳质量的双黑洞潜伏在星系中。每一项新发现都将有助于改进这些估计。

LIGO正在进行另一次升级，这将提高它的灵敏度，增加它搜索引力波的天空体积。它的下一次观测将于2018年秋季开始。

蝌蚪工作人员从现场科学，翻译李同信编译，转载必须授权。