引力波揭示空前黑洞碰撞

4月19日，天文学家宣布他们已经收集了一个特殊的引力波信号。这个信号来自一个大黑洞和一个小黑洞的碰撞。一个大黑洞的重量是另一个小黑洞的三倍多，两者之间有很大的区别。科学家可以利用这次碰撞来进一步研究黑洞的形成过程。

在美国物理学会举行的一次在线会议上，科学家们报告了他们的结果。这次碰撞发出的引力波发生在24亿光年之外，并于2019年4月首次被捕获。它们是由LIGO和处女座共同发现的。

芝加哥大学的物理学家、LIGO大学的成员玛雅·菲斯巴赫在会上指出，在重力波探测器先前发现的10次碰撞和合并中，黑洞的大小和质量相似。然而，2019年4月的这个发现是不同的:一个大黑洞的质量是太阳的30倍，而另一个黑洞的质量只有太阳的8倍。

在正常情况下，两个质量相似且处于螺旋状态的黑洞会发射集中在一个频率上的引力波，它们的轨道会加速。然而，如果黑洞的质量差异是明显的，两个黑洞的碰撞将产生不同的声音，即多个频率的引力波。根据爱因斯坦的广义相对论，除了在主频产生引力波外，这两个黑洞还在较高频率产生弱波或泛音。

“爱因斯坦是对的。”麻省理工学院物理学家和LIGO成员马克西米利安·伊西在会上说，他们探测到的泛音和广义相对论预测的一样响亮。

Isi表示，两个黑洞撞击产生的泛音频率应该是轨道频率的3倍或主频率的1.5倍。如果引力波的主频被认为是钢琴的C音，那么另一个频率的泛音就是G音高于C音。

结果，科学家们还发现了一个有趣的发现，引力波的频率非常类似于一首歌的前奏——猫王的《情不自禁地爱上了你》。

两个黑洞，一个大，一个小，合并是不常见的。如果我们能理解它们是如何相互吸引的，这将有助于我们理解大黑洞的形成和演化。

目前，有两种更普遍的理论。一个是两颗恒星在坍缩成黑洞之前缠绕在一起。另一个是恒星独立坍缩，并在演化成黑洞后与宇宙中的其他黑洞形成新的配对。如果科学家发现更多质量不等的黑洞合并的例子，他们可以为后一种理论提供证据。

菲斯巴赫还表示，单个黑洞合并案例不足以证实这一点。然而，如果引力波探测器能发现更多的黑洞合并，统计分布能指出哪个理论更可能成立。

从2019年4月1日到2020年3月26日，LIGO和处女座在他们的观测中发现了56个新的引力波事件。还有几十个事件需要分析，科学家们非常渴望看到分析结果。

据LIGO科学合作发言人、威斯康星大学密尔沃基分校的物理学家帕特里克·布雷迪(Patrick Brady)称，LIGO和处女座的工作人员预计将对现有数据的一半进行大规模分析，但由于当前新的冠状病毒流行，科研人员的进展不得不推迟。