首先,LIGO 和 Virgo 重力波探測器發現了黑洞(左圖)與神秘物體(右圖)之間的碰撞,該物體可能是迄今為止發現的最重的中子星,也可能是最輕的黑洞。
R. Hurt/麻省理工學院/加州理工學院/LIGO (IPAC)
時空波紋揭示了黑洞與神秘物體之間的遙遠碰撞,而神秘物體的質量對於中子星來說似乎太大,但對於黑洞來說又不夠大。
乍一看,該事件? 2019 年 8 月 14 日由 LIGO 和 Virgo 重力波探測器偵測到? 看起來像是碰撞黑洞與中子星之間(序號:2019 年 8 月 15 日)。 但對合併產生的重力波的新分析卻講述了一個不同的故事。 它顯示黑洞的質量約為太陽的23倍撞上一個緊湊的物體研究人員 6 月 23 日在《科學》雜誌上報告說,質量約為 2.6 個太陽質量天文物理學期刊通訊。
這個 2.6 個太陽質量的天體比假設的中子星大小 2.5 個太陽質量上限重。 但它比迄今為止觀察到的最輕的黑洞還要小,後者的質量約為五個太陽質量。 ? 還是我們有已知最輕的黑洞? 未參與這項工作的馬裡蘭大學帕克分校天文物理學家科爾米勒 (Cole Miller) 說。
中子星是恆星爆炸留下的緻密恆星殘骸,人們認為其最大質量約為 2.5 個太陽質量,因為任何較大的恆星都容易在自身重量的作用下崩潰。 小於五個太陽質量的黑洞在理論上是可能的,“我們只是沒有觀測到如此低質量黑洞的證據,” 合著者、伊利諾伊州埃文斯頓西北大學的天文物理學家維琪·卡洛格拉(Vicky Kalogera) 說。搜尋中被忽視了。
不幸的是,這次單獨的合併並沒有為天文學家留下足夠的線索來弄清楚這個神秘的 2.6 太陽質量天體的身份。 在美國的先進雷射干涉重力波天文台(LIGO)及其在義大利的姐妹實驗先進處女座(Advanced Virgo)探測到這次合併後,數十台地面和太空望遠鏡在天空中搜尋從墜機地點輻射的光線。 但他們什麼也沒發現。
那個觀察? 或缺乏? 符合神秘物體是黑洞的想法,因為黑洞碰撞通常被認為不會發出任何光。 但這也可能符合中子星的解釋。 儘管涉及中子星的粉碎可以丟掉很多光(序號:10/16/17),這次碰撞有可能嗎? 距離近 8 億光年? 或者黑洞一口氣吞掉了它的小中子星同伴,使它消失得無影無蹤。
如果最後一個場景是真的,“這意味著[這對物體]有過引力波輝煌的時刻,” 米勒說,現在合併中形成的更大的黑洞「注定要在浩瀚的太空中徘徊,可能永遠不會再發出任何聲音」。
卡洛格拉說,未來對類似事件的觀測可能會提供支持小黑洞或大中子星理論的證據。 如果未來碰撞中的中型天體質量都在 2.5 到 3 個太陽質量之間,她懷疑這意味著天文學家正在發現過去見過的更重的中子星。 另一方面,如果天文學家偵測到許多質量在 2.5 到 5 個太陽質量之間的天體,這可能意味著填補了一群以前被忽視的小型黑洞。
卡洛格拉和米勒都更傾向於認為這個神秘物體是一個輕質黑洞,而不是一個重量級中子星。 如果是這樣,那就提出了另一個問題:這麼小的黑洞是如何與一個比自身大得多的夥伴配對的。
黑洞通常與同等重量的夥伴合作。大多數合併LIGO 和 Virgo 探測到的黑洞都相當吻合(序號:4/20/20)。 但這次合併所涉及的較大黑洞的質量約為其神秘對應黑洞的九倍,引發了人們的疑問:是什麼讓如此奇怪的一對結合在一起。 天文學家也希望未來對這種奇怪配對的重力波觀測能夠提供答案。