觀察由黑洞碰撞引起的引力波和閃光

觀察由黑洞碰撞引起的引力波和閃光

兩個黑洞相撞,使時空彎曲並向地球發送了引力波。

激光幹涉儀引力波天文台(LIGO)探測到時空的漣漪,而加利福尼亞望遠鏡則探測到來自同一位置的光。

首先在具有強烈吸引力的黑洞中檢測到該光,該黑洞無法逃脫。

未來的引力波觀測將有助於科學家發現更多的宇宙碰撞並研究其性質。

天文學家第一次看到兩個黑洞之間發生了碰撞。

這兩個天體相撞距離地球75億光年,融合在更大的超大質量黑洞周圍的旋轉物質之間。這種稱為吸積盤的螺旋線繞著黑洞事件的視線旋轉(由於強重力,即使光線也無法逃逸)。

因此,科學家們從未見過兩個黑洞相撞。由於沒有光,因此僅通過檢測引力波(大物體碰撞引起的時空波紋)就可以識別這種聚結。

阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein)首先預測了這種現象,但沒有想到會檢測到引力波。它們似乎太弱了,無法在地麵上檢測到噪音和振動。

十年來,愛因斯坦似乎是對的。但是,在2015年,華盛頓和路易斯安那州的兩名觀察員發現了第一次重力波。這是兩個黑洞結合而成的信號,距離大約13億光年。這一發現開辟了天文學的新領域,並將諾貝爾物理學獎授予為該項目構想做出貢獻的研究人員,即激光幹涉儀引力波天文台(LIGO)。

在LIGO這次發現的黑洞碰撞中,科學家首次一起探測到了光。在過去,這種事情被認為是不可能的,因為黑洞不發光。

研究人員認為,兩個黑洞的合力導致一個新形成的黑洞穿過一個更大的黑洞周圍的吸積盤氣體。

加州理工學院的天文學家巴裏·麥可南(Barry McKernan)在新聞發布會上說:“用望遠鏡可以看到的明亮閃光可能是由於高速運動和氣體反應引起的。”

研究人員於6月25日在《 Physical Review Letters》雜誌上發表了他們的研究結果。他們期望黑洞在幾年後重新進入超大質量黑洞的吸積盤,並有望再次出現閃光。

這項研究的合著者,加州理工學院天文學助理教授曼西·卡斯裏瓦爾(Mansi Kasliwal)在一份新聞稿中說:“尋找這樣的閃光對解決天體物理學和宇宙學的問題可能非常有用。”

“如果我們能夠再次觀察到這些耀斑並從其他黑洞的聚結中檢測到光,我們將能夠找到這些黑洞並了解其起源。”

一道壯觀的耀斑與引力波相吻合。

利戈(Ligo)由美國的兩個重力波探測器組成,而意大利版的處女座(Virgo)則在2019年5月感知了時空幹擾。幾天後,加利福尼亞聖地亞哥帕洛瑪天文台的望遠鏡觀測到了閃光來自同一位置的光線

加州理工學院的研究人員回顧了該地區的檔案片段,對爆炸進行了回顧。據說,光在一個月的時間內就逐漸消失了。時間序列和位置與LIGO的觀察一致。

加州理工學院天文學教授,研究的主要作者馬修·格雷厄姆(Matthew Graham)說:“自突然爆發以來,這個超大質量的黑洞已經持續了好幾年了。”

“我們的研究得出的結論是,這種耀斑很可能是黑洞碰撞的結果,但我們無法完全消除其他可能性。”

但是,研究人員發現,光極不可能是由超大質量黑洞中吸積盤的日常爆炸引起的。這是因為在爆炸之前的15年中,超大質量黑洞的盤片相對較溫和。

卡斯裏瓦爾說:“這些超大質量的黑洞總是被張開的。它們一點也不安靜,但是耀斑的時間,大小和位置都很特殊。”

LIGO如何檢測碰撞的黑洞?

發射激光束,並用半反射鏡將其分成兩部分。分開的光束中的一個照原樣通過一個管,另一束通過另外90度彎曲。

在觀察中,激光束被發射,並且半反射鏡的分束器被分成兩部分。分開的光束中的一個照原樣通過一個管,另一束通過另外90度彎曲。

通常,光束從鏡麵反射

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