9億年前的時空漣漪:黑洞吞食中子星形成引力波
據國外媒體報導,科學家有可能觀察到了一顆被黑洞吞沒的中子星,而人們此前從未見過這種現象。大約9億年前,宇宙中發生了一次災難性事件,由此激起的時空漣漪在今年8月14日那天掠過了地球。科學家用LIGO(激光干涉引力波天文台)和Virgo(意大利版的LIGO)均觀察到了此次事件。在展開進一步調查、並做出初步猜測之後,科學家認為,這道時空漣漪可能是由黑洞與中子星合併產生的。
圖為藝術家繪製的黑洞吞食中子星的概念圖。
美國西北大學物理學家、LIGO團隊成員克里斯托弗·貝利(Christopher Berry)表示,科學家目前僅能確定此次探測到的信號是一道引力波,並將其命名為S190814bv。由於科學家尚未證實此次合併的是哪兩個天體、以及它們的確切大小,貝利暫時不願對這兩個天體“指名道姓”。不過他指出:“根據初步估測,這可能是一次由中子星與黑洞合併形成的引力波。”
2015年9月14日,距愛因斯坦預言引力波存在的一個世紀之後,LIGO首次探測到了引力波信號。至今不過短短幾年時間,科學家已經幾乎隔一段時間、就能發現一次引力波了。但儘管取得瞭如此了不起的成就,研究人員要想確定造成某次引力波的是哪兩個天體,仍然困難重重、耗時耗力。
在此之前,研究人員已經探測到了由兩個黑洞、或兩個中子星構成的組合,但尚未探測到過由黑洞和中子星構成的系統。在這套系統中,黑洞會不斷吞食中子星,甚至將其整個吞進肚子裡。
科學家認為,這類系統中質量不超過太陽三倍的天體應當是中子星,質量至少為太陽五倍的應當是黑洞。然而,雖然科學家尚未觀察到過質量少於太陽五倍的黑洞、或超過太陽2.5倍的中子星,但他們並不清楚黑洞的質量下限、以及中子星的質量上限究竟為多少。因此,儘管此次發現的系統中較小的天體質量小於太陽的三倍,但也可能並不是中子星。貝利表示,該天體是中子星的可能性很高,但暫時還無法確定。
關於此次LIGO和Virgo探測到的信號來源,有幾種可能性。
一、兩個天體可能都是中子星,它們之間發生了聲勢浩大的合併;二、兩個天體可能都是黑洞。假如是這種情況,那麼其中一個黑洞質量必然小於太陽的三倍,因此將成為目前觀測到的最小的黑洞。
因此,雖然科學家很希望證實此次合併的兩個天體是黑洞和中子星(因為此前從未觀察到過這兩類天體的合併),但無論是這三種可能性中的哪一種,都將標誌著科學探索的又一次進步。通過對這些天體系統的研究,我們可以更好地了解中子星與黑洞形成的物理原理,進一步完善我們對這些雙天體系統形成與演變過程的理解。
為確認產生此次引力波的究竟是什麼天體,科學家將對可能發生此次合併的宇宙區域進行掃描,盡量獲取更多與此次事件有關的信息,引力波領域的天文學家也可以對此次探測到的信號中的輕微扭曲展開研究,但這種研究方法難度很大。
據科學家介紹,澳大利亞國立大學的星圖望遠鏡對探測提醒做出了回應,並對可能發生此次事件的整片區域展開了掃描,但截至目前為止,仍未找到任何能憑藉目測確認的依據。(葉子)