黑洞“踢”過太空的聲音首次令人震驚

后坐力分為兩個(gè)黑洞碰撞現(xiàn)在已使用引力波.

這是有史以來第一次不僅可以捕獲新形成的速度的測(cè)量黑洞被推斷在空間上，也跨越方向，為理解提供了一種新的工具黑洞合并。

從 2019 年引力波事件GW190412，天文學(xué)家已經(jīng)確定碰撞的不平衡性以超過每秒 50 公里（31 英里）的速度踢了黑洞。

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“這是天體物理學(xué)中為數(shù)不多的現(xiàn)象之一，我們不僅在探測(cè)某些東西，而且我們正在重建數(shù)十億光年外物體的完整 3D 運(yùn)動(dòng)，僅使用時(shí)空中的漣漪，”天體物理學(xué)家?guī)焖顾颉ゅX德拉說賓夕法尼亞州立大學(xué)。

“這是引力波功能的非凡證明?！?/p>

自 10 年以來首次探測(cè)引力波和從那時(shí)起、LIGO、Virgo 和 KAGRA 探測(cè)器已經(jīng)釣到了上百只黑洞碰撞在宇宙中響起。

引力波就像漣漪在池塘中，如果那個(gè)池塘是時(shí)空的。作為兩個(gè)黑洞它們相互螺旋，相互作用的引力場(chǎng)擾動(dòng)時(shí)空，以光速發(fā)出漣漪。

當(dāng)黑洞碰撞和合并時(shí)，這種舞蹈在一次巨大的引力爆炸中達(dá)到高潮，形成一個(gè)單一的物體?？茖W(xué)家可以解碼這些漣漪來探測(cè)黑洞的特性，包括兩個(gè)碰撞黑洞中每個(gè)黑洞的質(zhì)量和自旋，以及最終合并產(chǎn)物的質(zhì)量。

“黑洞合并可以理解為不同信號(hào)的疊加，就像管弦樂隊(duì)的音樂與許多不同樂器演奏的音樂組合一致一樣。”天體物理學(xué)家胡安·卡爾德隆-布斯蒂略解釋道西班牙圣地亞哥德孔波斯特拉大學(xué)。

“然而，這個(gè)樂團(tuán)很特別：位于它周圍不同位置的觀眾會(huì)錄制不同的樂器組合，這使他們能夠了解自己在樂團(tuán)周圍的確切位置?！?/p>

劇烈的宇宙事件（例如核心坍縮超新星或黑洞合并）最戲劇性的結(jié)果之一是一種被稱為本命踢的現(xiàn)象。如果事件不平衡– 超新星在一側(cè)更強(qiáng)大，或者兩個(gè)黑洞的質(zhì)量非常不均勻——傳遞的能量將不均勻，使新形成的黑洞向一個(gè)方向產(chǎn)生巨大的推動(dòng)力。

回到 2018 年，Calderon-Bustillo 和他的同事設(shè)計(jì)了一種方法，根據(jù)所涉及黑洞的自旋和質(zhì)量，根據(jù)引力波合并數(shù)據(jù)測(cè)量黑洞的本命踢。它需要一組當(dāng)時(shí)尚未滿足的特定條件，但沒過多久，正確類型的事件就發(fā)生了。

2019年4月，黑洞碰撞在極不均勻的雙星中的兩個(gè)黑洞之間最終被 LIGO-Virgo 合作檢測(cè)到。其中一個(gè)黑洞的質(zhì)量是太陽的 29.7 倍，而另一個(gè)黑洞的質(zhì)量是太陽的三倍多——只有太陽質(zhì)量的 8.4 倍。此外，合并的輕量級(jí)意味著比更大規(guī)模的合并更長的信號(hào)，后者提供了大量數(shù)據(jù)。

研究人員使用他們的分析技術(shù)，確定了合并的黑洞從碰撞中噴射出來的角度和速度——速度足以從碰撞中排出球狀星團(tuán)，星系內(nèi)緊密結(jié)合的恒星團(tuán)。

當(dāng)然，我們不知道黑洞是否在球狀星團(tuán)中;合并發(fā)生在 24 億光年之外，我們的儀器分辨率不夠高，無法看到那么遠(yuǎn)的球狀星團(tuán)。但如果是的話，它可能正在消失。

研究人員表示，這項(xiàng)技術(shù)可能是一種強(qiáng)大的新工具探測(cè)黑洞合并.

“密集環(huán)境中的黑洞合并會(huì)導(dǎo)致可檢測(cè)到的電磁信號(hào)——稱為耀斑——因?yàn)闅堄嗪诙创┻^像活躍星系核一樣的密集環(huán)境，”天體物理學(xué)家 Samson Leong 說香港中文大學(xué)。

“因?yàn)橐叩哪芤姸热Q于后坐力相對(duì)于地球的方向，所以測(cè)量后坐力將使我們能夠區(qū)分來自雙星黑洞的真正引力波-電磁信號(hào)對(duì)和隨機(jī)巧合?！?/p>

該研究已發(fā)表在自然天文學(xué).

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