這雷射干涉儀重力波天文台 (LIGO)又做了一次,檢測到一對之間的宇宙碰撞產生的漣漪。 只是這一次,兩人在大約 30 億光年之外相遇。
這是天文台第三次成功測量此類事件,但當您認為自己以前見過這一切時,這次碰撞卻帶來了字面意義上的扭曲? 至少有一個黑洞似乎朝著不尋常的方向旋轉。
你可能還記得LIGO 的第一次大成功早在 2016 年 2 月就宣布了這一消息,距被首先觀察到。
A第二組波浪2015 年聖誕節也被發現,為科學家提供了一個巨大的聖誕襪填充物。
研究人員現已證實,第三個合併於 2017 年 1 月 4 日被發現,並為其贏得了令人難忘的名字 GW170104。
第一次碰撞產生的單一黑洞質量約為太陽的 62 倍,而第二次碰撞產生的黑洞質量相對較輕,僅有 21 個太陽質量。
這次最新檢測到的合併所產生的黑洞正好填補了前兩者之間的空白,其質量是太陽質量的 49 倍。
“我們進一步確認了大於 20 個太陽質量的恆星質量黑洞的存在?在 LIGO 檢測到這些物體之前我們並不知道它們的存在,”麻省理工學院的戴維‧舒梅克 (David Shoemaker) 說道LIGO 科學合作組織的發言人。
但 GW170104 至少在其他有趣的方面似乎是個怪人。
雖然可能很難想像,但黑洞實際上可以旋轉。 我們不僅僅是在談論圍繞它旋轉的加熱材料盤? 實際質量具有角動量,這意味著黑洞本身會繞著其軸旋轉。
當兩個黑洞的旋轉方向與其圍繞彼此的軌道相同時,天文學家稱它們是「對齊的」。
“自旋的排列會對來自雙黑洞系統的引力波的波形產生影響,所以有時我們能夠判斷自旋是否排列整齊,”羅伯特·沃德來自澳洲國立大學 (ANU) 的研究人員向 ScienceAlert 解釋道,他沒有參與這項發現。
事實證明,GW170104 至少有一個黑洞沒有對齊。
這為天文學家提供了關於黑洞如何聚集在一起形成雙星系統的重要線索。
兩個受青睞的模型表明,它們要么一開始是恆星,然後變成黑洞,然後繼續跳舞,要么它們是兩個遙遠的黑洞,在落入軌道之前相互沉入。
透過觀察到黑洞沿著與其軌道相反的方向旋轉,天文學家現在有證據表明黑洞在自轉確定後會配對。
正如你可能想像的那樣,黑洞的崩潰被列為宇宙中最強大的事件之一,LIGO 觀測到的第一次合併在最後一秒釋放了估計能量增加 10 倍重力波的數量比宇宙中每顆恆星湧出的光能還要多。
儘管如此,在13億光年的距離上,當這些漣漪沖刷地球時,它們已經扭曲了大約一個質子距離的空間。
最新偵測到的黑洞合併較小,距離是兩倍多,但仍可偵測到。 想想看,LIGO 才剛開始預熱。
“LIGO 探測器尚未達到我們所說的‘設計靈敏度’,這基本上意味著充分發揮其潛力,”沃德解釋道。
提高設計靈敏度最終可以讓我們繼續研究能量較低(但仍然巨大)的天文現象,例如中子星的碰撞。
「一旦高級 LIGO 達到其全部設計靈敏度,它應該能夠看到二進制合併到大約6.5億光年,”蘇珊‧史考特同樣來自澳洲國立大學,他向 ScienceAlert 解釋。
一旦 LIGO 足夠靈敏,理論上甚至可以檢測到中子星的引力嗡嗡聲。
斯科特說:“如果中子星的地殼有微小的變形,或者上面有微小的'山',那麼當它們旋轉時,由於這些不對稱性而導致的每次旋轉質量結構的變化都會產生連續的引力波流。
由於恆星的質量集中在大約 10 公里的半徑內,並且每秒旋轉數百次,即使是僅 10 厘米高的凸起也足以將可檢測到的引力波發射到宇宙中。
檢測到的每一個新事件也為物理學家提供了更多測試廣義相對論的機會。
請放心,在第三次觀察之後,愛因斯坦的理論仍然站得住腳,但即使理論的準確性出現一點問題,也可能為新物理學開闢道路,新物理學可能會展示它如何。
毫無疑問天文台已經證明了它們的價值,我們將利用它們來了解更多來自遙遠未來的宇宙。
研究結果發表於物理評論快報。