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  • 谁说的黑洞无敌?黑洞也会被以5000公里每秒的速度“踢”出星系!

    例如射击时的后坐力,合并双星系统中的两个黑洞,动量损失会给合并后的黑洞一个类似反冲的“踢”。加州理工学院天体物理学家、即将就职的康奈尔大学文理学院克拉曼研究员Vijay Varma说:对某些双星来说,“踢”的速度可达每秒5000公里,比大多数星系的逃逸速度都大。研究开发了一种新的方法,使用引力波测量来预测最终的黑洞何时会留在其宿主星系中,以及何时会被抛出。

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    这样的测量可以提供重黑洞起源背后关键缺失的一块拼图,并提供对星系演化和广义相对论测试的洞察。Varma是发表在《物理评论快报》期刊上,从黑洞合并信号中提取引力反冲的主要研究作者,并与麻省理工学院的马克西米利亚诺·ISI和西尔维亚·比斯科维亚努合著。当黑洞在双星系统中运行时,它们的引力波带走了能量和角动量,这导致双星系统在向内螺旋时收缩。

    谁说的黑洞无敌?黑洞也会被以5000公里每秒的速度“踢”出星系!

    当系统具有不对称性时,例如质量不相等,引力波不会向所有方向均匀发射,这会导致线性动量的净损失,从而产生反冲。大多数反冲发生在合并附近,这可能会产生足够大的冲击力,足以将新合并的黑洞从其宿主星系中"踢"出来。研究人员的模型基于超级计算机模拟,数值求解爱因斯坦的广义相对论方程,这些模拟是在模拟极端时空(SXS)合作下进行更大规模研究的一部分。

    谁说的黑洞无敌?黑洞也会被以5000公里每秒的速度“踢”出星系!

    该合作包括来自加州理工大学和康奈尔大学的研究小组,康奈尔大学的汉斯·A·比特物理学教授索尔·特科尔斯基担任小组组长。特科尔斯基表示:这项研究表明,引力波信号可以用来以一种意想不到的方式了解天体物理现象,人们曾认为,我们需要等十多年才能找到足够灵敏的探测器来做这类工作,但这项研究表明,现在实际上就可以做到这一点,非常令人兴奋!

    谁说的黑洞无敌?黑洞也会被以5000公里每秒的速度“踢”出星系!

    图3、图4、图5图示:这个模拟展示了一个35个太阳质量黑洞和一个25个太阳质量黑洞的合并,然后是合并后黑洞所受的反冲(踢)。合并后,模拟速度加快了,以突出这一点。箭头表示黑洞的旋转(旋转),它们与轨道角动量(粉色箭头)相互作用,导致轨道平面随着双星的演化而摆动,蓝色和红色球体表示碰撞过程中产生的引力波模式。

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    虽然LIGO和室女座公布引力波天文台现有公开可用的引力波信号不足以很好地测量反冲,但随着这些探测器在未来几年的改进,这种方法将能够可靠地测量这种“踢”,而且这种“踢”也让一向所向披靡的无敌黑洞,也陷入尴尬,黑洞:我竟然也可能会被“踢”出星系?

    博科园|研究/来自:康奈尔大学

    参考期刊《物理评论快报》

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