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宇宙灾难性事件:黑洞吞噬中子星首次被发现

2019年8月20日10:50 环球解密

    科学家可能首次探测了到黑洞吞噬中子星。目前,科学家们仍在分析数据,以测定黑洞和中子星的大小。

    图为黑洞示意图。

    这个“灾难性事件”在2019年8月14日被美国的“激光干涉引力波天文台”(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory,缩写为LIGO)和意大利的Virgo引力波探测器发现。这个现象距离地球大约9亿光年。

    “离我们大约9亿光年,这个黑洞吃了一颗非常密集的恒星——中子星,就像‘吃豆人’(Pac-Man)一样。被吃掉的中子星很可能瞬间被消灭了。”澳大利亚国立大学(Australian National University)的苏珊·斯科特(Susan Scott)教授说。

    初步数据分析表明黑洞吞噬一颗中子星的情况“非常可能”。“科学家从来没有发现过小于5个太阳质量的黑洞或大于我们太阳质量的2.5倍的中子星。” 斯科特说,“根据这一经验,我们非常有信心我们刚刚发现了黑洞吞噬中子星。”

    “这让人感到非常兴奋”,美国西北大学(North Western University)的克里斯托弗·贝里(Christopher Berry)教授说, “它很可能被证实是黑洞吞噬中子星,所以值得我们投入更多的时间和精力(探究)。”

    这次发现的事件编号为S190814bv。LIGO和Virgo通过追踪这个事件的位置,将其锁定在天空中一个椭圆形的区域内,大约比满月宽约11倍。这使得其它望远镜可以通过寻找区域内不寻常的闪光来进一步定位这个事件。

    “这非常令人兴奋”,美国宇航局(NASA)斯威夫特望远镜(Swift Telescope)的研究员艾伦‧托胡瓦沃胡(Aaron Tohuvavohu)说。该望远镜一直在寻找与引力波信号相匹配的闪烁的X射线和紫外线。“我整夜都没有睡觉寻找信号,我很乐意这样做。”他表示。

    如果望远镜确实看到了LIGO和Virgo发现的引力波事件的余辉,那对于天文学来说将是一个巨大的突破。这是因为余晖可能让科学家第一次看到中子星的内部,并可能在新的极端情况下测试相对论。

    西北大学的维姬·卡洛格拉(Vicky Kalogera)教授说:“这对理论物理学家来说简直太棒了。”

    然而,也有可能望远镜不会看到任何东西。目前的理论预测,中子星和黑洞的碰撞不会总是发光,这取决于两个物体的质量比较。

    黑洞和中子星的质量越接近,中子星掉入黑洞所需的时间就越长。这使得黑洞有更多机会利用自身的强大引力碾碎中子星。而在中子星碎片落入黑洞之前,它可能发出望远镜可以探测的光。

    但是,如果黑洞比中子星大得多,那么它可能直接吞噬整个恒星,不会产生碎片也没有发光。科学家们仍在分析S190814bv的数据,以确定黑洞的质量。

    还有一种可能,S190814bv中较小的星体根本不是中子星。

    目前,LIGO和Virgo通过碰撞中估计的物体质量对它们进行分类。任何低于太阳质量三倍(且高于白矮星)的星体都被认为是中子星。任何超过太阳质量五倍的东西都被认为是黑洞。

    虽然理论上可能存在质量较小的黑洞,但目前X射线观测中尚未发现任何迹象。 同时,目前中子星理论认为,如果中子星质量大于两个太阳质量,它们一般就会坍缩成黑洞。 也就是说,S190814bv中的较小星体也有可能是一个小型黑洞。

    “这个事件可能揭示两个谜团”,贝里说,“最大的中子星有多大,以及最小的黑洞有多小?”

    引力波信号的细节可能让科学家们确定S190814bv较小星体的身份。同时, 如果望远镜跟进观测确实发现余辉,它也可以确认较小的星体是中子星。

    无论最终结果如何,这类现象都是首次发现的重大突破。

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