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LIGO和室女座探测到一个黑洞和一个神秘物体之间的碰撞

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时空的波动揭示了一个黑洞和一个神秘物体之间的遥远碰撞,这个神秘物体看起来质量太大,不足以成为中子星,但又不足以成为黑洞。
 
LIGO和室女座引力波探测器于2019年8月14日探测到这一事件,乍一看,它像是黑洞和中子星的碰撞(SN: 8/15/19)。但对合并所产生的引力波的新分析却揭示了一个不同的故事。研究人员在6月23日的《天体物理学杂志快报》上报告说,它显示了一个质量约为太阳23倍的黑洞撞击了一个质量约为太阳2.6倍的致密物体。
 
这个质量为2.6倍太阳的天体,沐鸣平台登陆线路比中子星大小上假定的2.5倍太阳质量的上限还要重。但它比迄今为止所观测到的最轻的黑洞要小,最轻的黑洞大约是太阳质量的5倍。“我们[这里]有已知最重的中子星…或者我们有已知最轻的黑洞,”Cole Miller说,他是马里兰大学帕克分校的天体物理学家,并没有参与这项工作。
 
中子星是恒星爆炸后留下的致密恒星残骸,据认为其最大质量约为太阳的2.5倍,因为任何较大的恒星都容易在自身的重量下坍缩。小于5个太阳质量的黑洞在理论上是可能的,“我们只是没有观测到这种低质量黑洞的证据,”伊利诺伊州埃文斯顿西北大学的天体物理学家Vicky Kalogera说。这可能意味着这类物体非常罕见,或者它们很难被发现,以至于在过去的搜索中被忽略了。
 
不幸的是,这次单独的合并并没有给天文学家留下足够的线索来确定这个质量为2.6倍太阳的神秘物体的身份。在美国基于先进激光干涉引力波天文台(LIGO)和它在意大利的姐妹实验先进处女座(Advanced Virgo)探测到了这次合并,沐鸣平台登陆线路数十台地面和太空望远镜在天空中搜寻坠机地点发出的光线。但他们什么也没发现。
 
这一观测结果——或者说没有观测到——符合这个神秘物体是黑洞的观点,因为一般认为黑洞碰撞不会发出任何光。但它也可能符合中子星的解释。虽然涉及中子星的撞击可以释放出大量的光(SN:10/16/17),但有可能是这次近8亿光年远的碰撞太遥远了,望远镜无法观测到它的辐射。或者,黑洞一口吞下了它的小中子星伴星,导致它消失得无影无踪。
 
米勒说,如果最后一种情况是真的,“这就意味着(这对物体)有了引力波荣耀的时刻”,现在在合并过程中形成的更大的黑洞“注定要在空旷的太空中游荡,可能再也不会发出吱吱声了。”
 
Kalogera说,未来对类似事件的观测可能提供支持小黑洞或大中子星理论的证据。如果在未来的碰撞中,中等大小的星体的质量都在2.5到3个太阳的质量之间,沐鸣平台登陆线路她怀疑这将意味着天文学家正在发现一种更重的中子星,这种中子星在过去已经被发现过了。另一方面,如果天文学家探测到许多质量在2.5到5个太阳质量范围内的天体,这可能意味着填补了以前被忽视的微小黑洞。
 
Kalogera和Miller都更倾向于认为这个神秘物体是一个轻量的黑洞,而不是一颗重量级的中子星。如果是这样,那就引出了另一个问题:如此微小的黑洞是如何与一个比自己大得多的伙伴配对的?
 
黑洞通常与具有相似重量的伙伴合作。LIGO和室女座探测到的大多数合并都包含相当匹配的黑洞(SN: 4/20/20)。但这次合并中涉及的较大黑洞的质量大约是它那神秘的对手的9倍,这不禁让人怀疑是什么将如此奇怪的一对组合带到一起的。在这里,天文学家也希望未来对这种奇怪配对的引力波观测可以提供答案。