“神秘巨人”暗示首次探測(cè)到黑洞三元組

背景嗡嗡聲中的奇怪信號(hào)是由兩個(gè)人合并產(chǎn)生的黑洞可能是有史以來第一次探測(cè)到由三個(gè)恒星質(zhì)量的黑洞組成的系統(tǒng)，這些黑洞被鎖定在引力華爾茲中。

根據(jù)對(duì) LIGO-Virgo-KAGRA 合作數(shù)據(jù)的新分析，來自 2019 年二進(jìn)制的數(shù)據(jù)黑洞碰撞顯示出異常加速度的跡象，表明存在第三個(gè)黑洞.

“這是國際上首次發(fā)現(xiàn)雙星中第三個(gè)致密天體的明確證據(jù)黑洞合并事件”天文學(xué)家韓溫彪說中國科學(xué)院院長。

“它揭示了GW190814中的雙黑洞可能不是孤立形成的，而是更復(fù)雜的引力系統(tǒng)的一部分，為雙黑洞的形成路徑提供了重要的見解?！?/p>

相關(guān)：天文學(xué)家探測(cè)到的黑洞之間創(chuàng)紀(jì)錄的碰撞

自首次檢測(cè)到引力波早在 2015 年，科學(xué)家們對(duì)一些300 次左右的合并– 雙黑洞最終完成軌道衰變并碰撞的事件，合并成一個(gè)物體并發(fā)出引力波在時(shí)空結(jié)構(gòu)中蕩漾。

天文學(xué)家可以分析這些漣漪中的信號(hào)，以確定所涉及的黑洞的質(zhì)量，一些合并暗示了我們所說的分層合并——一系列合并導(dǎo)致越來越大的黑洞。

這是因?yàn)楹阈琴|(zhì)量黑洞在形成時(shí)有一個(gè)質(zhì)量上限——一顆大質(zhì)量恒星變成超新星并脫落其外層，留下一個(gè)在自身引力下坍縮成為黑洞.

在某個(gè)恒星質(zhì)量上方，整個(gè)套件和 kaboodle 就會(huì)完全爆炸，包括核心和所有東西，除了碎片之外什么也沒留下——所以如果黑洞檢測(cè)到超過該限值，科學(xué)家推斷說黑洞是先前合并的產(chǎn)物。

GW190814不涉及黑洞超過質(zhì)量限制。恰恰相反，其中一個(gè)黑洞被認(rèn)為是迄今為止檢測(cè)到的同類產(chǎn)品中最小的，小到搖搖欲墜，幾乎要成為中子星– 質(zhì)量?jī)H為我們太陽質(zhì)量的 2.6 倍。

其他黑洞涉及的質(zhì)量要大得多，約為 23 個(gè)太陽質(zhì)量。這個(gè)質(zhì)量比超出了恒星演化模型的預(yù)測(cè)——雙星通常預(yù)計(jì)由兩個(gè)大小相當(dāng)?shù)奈矬w組成。

由中國科學(xué)院楊樹成領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這種質(zhì)量比表明了復(fù)雜的過去;一對(duì)黑洞，由第三個(gè)更大的物體的引力拉在一起，雙星圍繞該物體運(yùn)行。

因此，他們仔細(xì)研究了引力波數(shù)據(jù)。由于圍繞第三個(gè)黑洞的軌道運(yùn)動(dòng)，一對(duì)圍繞較大三分之一的黑洞應(yīng)該沿視線表現(xiàn)出額外的加速度黑洞.研究人員研究了這將如何體現(xiàn)，然后將他們的模型與GW190814的數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。

根據(jù)他們的模型，數(shù)據(jù)表明視線加速度是真空中光速的 0.0015 倍，置信度約為 90%——暗示存在第三個(gè)看不見的黑洞.

這個(gè)結(jié)果可能意味著黑洞至少在某些情況下，合并可能發(fā)生在比我們所知道的要復(fù)雜得多的情況下。數(shù)據(jù)中甚至可能隱藏著更多關(guān)于這些和其他復(fù)雜情況的暗示，等待有人開發(fā)工具來辨別它們。

此外，該發(fā)現(xiàn)通過驗(yàn)證黑洞可以進(jìn)行合并的三元制。

LIGO-Virgo-KAGRA 引力波觀測(cè)站的下一次觀測(cè)預(yù)計(jì)將提供大量新數(shù)據(jù)黑洞合并。也許它還會(huì)揭示它們發(fā)生的環(huán)境，以及它們發(fā)生的不同方式黑洞相互作用可以在整個(gè)宇宙中進(jìn)行。

該研究已發(fā)表在天體物理學(xué)雜志快報(bào).

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