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    最新研究表明:黑洞在大多数星系中心产生引力波

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      普朗克

      利物浦约翰摩尔大学的博士生约瑟夫·费尔南德斯领导的一项新研究表明:引力波可能在星系系中心产生。他于4月3日在利物浦举行的欧洲天文与空间科学周的演讲中阐述了这项研究。引力波是时空中的小涟漪,在整个宇宙中传播。当地球上的气压发生变化时,这种变化以声波的形式向外移动。类似地,当一对像黑洞或中子星这样的紧实物体形成双星并相互旋转时,围绕它们的引力场发生变化,产生的引力波也向外传播。

      最新研究表明:黑洞在大多数星系中心产生引力波

      人马座A*,银河系中心的黑洞,图片版权:NASA/CXC/MIT/F. Baganoff et al.

      这一现象是阿尔伯特·爱因斯坦在1915年预言的,这些波纹的振幅被预测为非常小,以至于爱因斯坦认为它们永远不会被探测到。然而在2015年,在做出预测一个世纪后,引力波首次被观测到——它们来自于一双黑洞(约为太阳质量的30倍)并最终融合在一起。从那时起,又有四次被证实的重力波来自于这些系统,随着LIGO和室女座的改进,预计在不久的将来会有更多的发现。

      这些观察结果表明,黑洞合并在宇宙中是很常见的。然而研究人员仍然不确定这种双系统是如何形成的。这是因为它们需要在非常近或非常偏心的轨道上,以这样的方式坍缩,引力波是可以观测到的。Fernandez和他的同事,包括另一个博士生Brown,已经证明了双星的轨道可以被位于大多数星系中心的黑洞所改变,包括我们的银河系。一个巨大的黑洞会产生很强的引力场和极端物理现象。如果一个双星系统近距离接触,那么在大多数情况下,它会被打断,其组成的黑洞或恒星将被分离。

      最新研究表明:黑洞在大多数星系中心产生引力波

      黑洞事件视界是一个球形或球形区域,从中不会有任何物体甚至光也不能逃脱。但在事件视界之外,黑洞被预测会发出辐射。1974年霍金是第一个证明这一点的人。图片信息及版权:NASA; Jrn Wilms (Tübingen) et al.; ESA

      然而情况并非总是如此。在某些条件下,双子星可以从潮汐碰撞中脱离出来,它们的轨道受到了严重改变。通过使用蒙特卡罗模拟法,Fernandez证明了幸存的黑洞双星系统可以变得紧凑而古怪,在10%的情况下,将合并时间缩短了100倍以上。这可能足以迫使在宇宙生命周期内不合并的双星系统更快地完成,从而导致可观测的引力波。这个过程也可以翻转双星系统的轨道平面,使黑洞的轨道与初始条件相反。这可能导致负有效的自旋值,这可以用来区分这一机制和其他。

      博科园-科学科普|来自:皇家天文学会

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