科學家發現具有雙重特性的引力波事件
科學家們一直在探測引力波(GWs),同時也想更好地了解產生引力波的系統。迄今為止發現的引力波是來自於天體的碰撞,比如黑洞和中子星。一旦科學家們探測到引力波,他們就會使用“貝葉斯推斷法”來推斷出射出引力波的天體的質量和自旋。然後科學家們可以用質量和自旋推導來回答:這些天體在宇宙中存在於何處?這些碰撞的天體是擠在一起的星系還是孤立的空間?
但是,如果科學家們對質量和自旋的推斷不正確的話,要回答這樣的問題就會變得很棘手。因此,在蒙納士大學OzGrav研究員Avi Vajpeyi 最近的研究中,他發現了一個問題,那就是:這些天體的質量和自旋是否存在?在Avi最近的研究中,他建立了一個“深度跟踪”工具,以確定哪些質量和自旋能更好地描述一個特定的引力波事件。
Avi使用這個深度跟踪工具來研究“節禮日(boxing-day)”引力波——GW151226。根據最初的工作推斷,這個引力波是由兩個黑洞合併而來,這兩個黑洞都有標準的質量和自旋(情況A)。然而,最近的工作推斷,這個引力波可能來自一個奇怪的系統:一個黑洞可能比另一個黑洞大得多,而且自旋速度更快(情況B)。一個代表這些情況的圖表顯示了這些情況。在下圖的右側可以看到代表這些情況的圖表。
“深度跟踪”的方法包括鑽研這些案例,以確定哪一個雙星黑洞系統能更好地描述引力波。首先,研究人員確定合併黑洞系統的一些推斷屬性,如質量比q(較小的黑洞質量除以較大的黑洞質量的比率)和xeff(雙星在Z方向的有效自旋)。上圖左側是初始和新結果的固定值。然後研究人員在這些固定值使用貝葉斯推斷。他們發現,標準(情況A)和不規則(情況B)的黑洞對都可以描述GW151226,使該事件具有雙重特性。
這種雙重特性使GW151226比最初考慮的要多得多。例如,研究人員最初認為GW151226來自一個孤立的黑洞對。然而,來自情況B的黑洞對更有可能在一個活躍的星系的中心被發現。因此,研究人員知道:GW151226是否來自一個孤立的黑洞對?或是否還有其他“人格分裂”的引力波事件?研究人員希望他們的深度跟踪方法能夠解決這些問題。