在70亿光年之外,一对碰撞已经闪闪发亮了盘子,是最受欢迎的检测之一天文学 - 极其难以捉摸的“中量级”黑洞,位于恒星质量的黑洞和超大型庞然大物之间。
然而,不仅两个碰撞的黑洞结合起来形成了这个中间质量的黑洞,而且其中一个是另一个黑洞独角兽 - 在恒星质量的黑洞和中间体之间,在所谓的“上质量差距”中,在乳状的黑洞和中间体之间都没有发现黑洞。
“此事件的问题比提供答案更多的问题,”Ligo的成员和物理学家Alan Weinstein是加州理工学院的。 “从发现和物理学的角度来看,这是一件非常令人兴奋的事情。”
与先前的碰撞检测相比,2019年5月21日的Ligo和处女座干涉仪检测到的碰撞引力波信号非常短。
但是对其进行分析的艰苦工作表明,合并的产物是一个黑洞,大约是太阳质量的142倍,而创造的两个物体是66和85个太阳能块。这比我们第一次检测到的五年中发现的任何黑洞碰撞都要大。
“从一开始,这个信号就只有第二秒的十分之一,挑战了我们确定其起源的挑战,”理论物理学家Alessandra Buonanno说德国马克斯·普朗克重力物理研究所和马里兰大学
“但是,尽管持续时间很短,但我们能够将信号与黑洞合并期望的信号匹配,如爱因斯坦的理论所预测,我们意识到,我们第一次见证了一个中间质量的黑洞从黑人洞父母那里诞生,这很可能是从较早的二进制合并中诞生的。”
这些结果不仅为中质质量和上层质量差异黑洞提供了新的灯光,而且是理解另一个黑洞神秘的关键 - 超级野兽如何变得如此,嗯,超级质量。
在最好的时候,黑洞是一个谜。由于它们不发出或反映我们可以检测到的任何辐射,我们通常甚至都不知道它们在那里,除非它们积极吞噬材料 - 这一过程从黑洞外发出了很大的辐射。
模拟显示引力波从合并前的灵感中脱落。 (Deborah Ferguson,Karan Jani,Deirdre Shoemaker,Pablo Laguna,Georgia Tech,Maya合作)
但是中间质量的黑洞?它们只是一个谜团的一个谜 - 因为那里似乎没有很多。我们发现了恒星质量的黑洞,最多是太阳质量的100倍;而且,我们发现了超大型黑洞,通常比恒星质量的黑洞高出一百万到十亿倍。
天文学家有进行检测那是他们认为很可能中间质量黑洞,但与大多数黑洞检测一样 - 他们间接,因此仍然尚无定论。
但是引力波使我们能够直接检测黑洞二进制文件及其合并的产物。这使新发现的信号GW 190521是对中间质量黑洞的第一个结论性直接观察。
“天体物理学中的伟大谜团之一是超级质量黑洞如何形成?”引力波天文学家克里斯托弗·贝里(Christopher Berry)说西北大学。
“它们是房间里的一百万个太阳能大象。它们是从恒星质量的黑洞中生长而成的,当恒星倒塌时,它们是出生的,还是通过未被发现的手段出生的?长期以来,我们已经搜索了一个中间质量的黑洞来弥合一个中间质量的黑洞来弥合恒星质量的黑洞和超级大型黑洞之间的差距。
但是,那85-摩尔质量的黑洞也是一个奇迹。因为根据我们的模型,大约65个太阳能的黑洞无法从单一恒星中形成,例如恒星质量黑洞。
那是因为前体恒星是如此巨大,以至于它们的超新星 - 称为配对超新星- 应该完全消除恒星核心,没有使重力倒入黑洞。
这创建了我们所说的“上质量差距”(下部质量差距在黑洞和中子星之间;您可以在这里阅读有关如果您愿意)。 GW 190521的85-极性质量黑洞是在此质量间隙中自信检测到的第一个黑洞。
它提出了另一个难题。在这个质量差距中直接检测到一个黑洞可能意味着我们不像我们想象的那样了解庞大的超新星。或者,也许更有可能是85-摩尔质量黑洞是较早合并的结果。
当然,在此阶段不可能说 - 当引力波天文学仍然处于起步阶段时 - 事件本身是否是一个异常值。
“我们还不知道GW190521是这种令人惊讶的发现和对中间质量黑洞的首次观察,是一类全新的二进制黑洞,还是我们到目前为止所看到的源谱的高质量端,”说阿尔伯特·爱因斯坦研究所的物理学家汉诺威的汉诺威汉诺威汉诺威汉诺威汉诺威的重力物理研究所的物理学家卡斯滕·丹兹曼(Karsten Danzmann)。
第一次进行这些直接检测令人兴奋,它代表了科学发现的最好的:回答问题,并继续构成大量的新事物。
“我们真的处于引力波天文学的曙光中,”天文学家追逐金博尔西北大学。 “很难选择更好的时间来成为天体物理学家。”