黑洞和中子星碰撞合并事件：不产生可探测到的光线

据外国媒体报道，迄今为止，天文学家还没有观察到黑洞和中子星之间的碰撞。一项新的研究表明，这样的碰撞会释放大量的能量，但出人意料的是，它可能不会产生任何可探测的光。

这些发现揭示了黑洞和中子星合并的关键细节——可探测到的光量和碰撞天体的质量，以及促成合并的因素，如引发这些碰撞的动力学。

黑洞和中子星都是超新星灾难性爆炸的恒星碎片。超新星的爆炸可以使一颗恒星在短时间内比银河系中所有其他恒星都亮。当一颗恒星变成超新星时，它的碎片核心会在自身重力的作用下坍塌。如果碎片足够大，它可能形成一个黑洞，它的引力如此之大，光无法逃脱。中子星是在质量较小的恒星核心形成的。它之所以被命名是因为它的重力如此之强，以至于它能把质子和电子挤压在一起形成中子。

到目前为止，科学家已经证实黑洞和中子星之间将会合并。他们期待着首次观察黑洞和中子星的合并。这种碰撞事件将有助于验证恒星的演化和爱因斯坦的广义相对论，这是对空间引力效应的最佳描述。

研究人员有两种方法来见证黑洞和中子星的碰撞和合并。一个是他们可以寻找碰撞发出的光或电磁辐射的类型，例如无线电波、红外线、可见光、紫外线、x光和伽玛射线。另一个是他们可以测量空间和时间的波动，即所谓的引力波。

目前，科学家们已经有了一个完整的理论框架来解释当中子星和黑洞在双星系统相对独立的状态下碰撞合并时会发生什么。先前的研究表明，黑洞和中子星的合并可能在一年内10亿秒内发生100次，10亿秒相当于347亿光年的空间。

然而，当这些死星被数百万颗恒星包围时，它们之间的相互作用仍然存在许多不确定因素，这可以证明这与孤立的合并事件有很大的不同。

通过24万次计算机模拟实验，模拟了致密星团中中子星和黑洞的合并事件。主要研究了由中子星和伴星组成的双星系统与黑洞的碰撞以及黑洞和伴星与中子星的碰撞。所有这些天体的质量和轨道，以及星团中其他恒星的基本属性，如元素组成和速度，都发生了变化。

一个不寻常的发现是，在稠密的星团中，黑洞和中子星可以合并而不产生任何可探测的光，尽管合并仍然会产生大量的引力波。当中子星落入黑洞时，它不会变成又热又亮的碎片，当黑洞的质量是太阳质量的10倍以上，足以吞没中子星时，也会发生这种情况。

密集星团中黑洞和中子星的合并事件与孤立的合并事件的区别在于，它们通常有质量更大的黑洞，其平均质量是太阳的20倍以上。相比之下，根据2018年发表在皇家天文学会月刊上的另一项研究，在黑洞和中子星的孤立合并中，黑洞的质量通常是太阳的7倍，一般不超过太阳的20倍。

这项研究表明，如果黑洞和中子星之间的碰撞发生在稠密的星系团中，科学家可以利用这些特性来区分这种合并事件和孤立的合并事件。引力波观测任务，如欧洲航天局的激光干涉仪空间天线(LISA)，可能会在密集的星团中探测到这种碰撞和合并，但前提是事件发生的最远宇宙距离是仙女座星系，它是该星系最近的邻居。随着科技的不断发展，未来更先进的引力波观测站可以探测到更远的黑洞和中子星合并事件。(叶青城)