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天文学家们探测到两个超大质量黑洞在发生碰撞的路上

时间:2020-07-20 01:03:42

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天文学家们探测到两个超大质量黑洞在发生碰撞的路上

由于引力波天文学,我们对黑洞碰撞时会发生什么有了更好的理解。但是,黑洞碰撞时会产生涟漪,这种涟漪的强度足以被探测到,但是在碰撞之前会发生什么?我们只能推断。但一项新发现可能会改变这一切。在一个离我们只有25亿光年远的星系中,天文学家发现了两个特大质量黑洞,它们注定要发生一次巨大的碰撞。被太激动,天文学家估计,它们可能还需要25亿年才能碰撞。但我们仍然可以从他们身上学到很多东西,即使我们看不到他们碰撞。

这一发现最大的希望是让我们更接近于辨别引力波噪声,而这些引力波噪声来自即将合并的超大质量黑洞。我们还没有检测到这种噪音,它超出了我们现有仪器的范围。但是现在我们的视野中出现了一对超大质量黑洞,它们的特征为天文学家提供了一个关于可能存在多少对这样的黑洞的估计,这可能会产生引力波背景噪声。普林斯顿大学的天体物理学家安迪·古尔丁说:“这有点像蟋蟀在夜晚发出的嘈杂声。”“你无法分辨一只蟋蟀和另一只蟋蟀的声音,但噪音的大小可以帮助你估计有多少只蟋蟀。”

对这种噪音的掌握最终可以帮助我们弄清楚超大质量黑洞是否会合并。迄今为止,我们对黑洞碰撞的探测远没有恒星质量黑洞那么引人注目。目前为止,探测到的最强大的引力波是质量分别为50倍和34倍太阳的黑洞之间的碰撞。超大质量黑洞是另一个类别,据估计,新发现的两个黑洞每一个都是太阳质量的4亿倍,每一个都是星系的核心,它们在星系碰撞中相遇。

最终星系的核心是什么样的?它是一个巨大的超大质量黑洞,质量是太阳质量的8000亿倍,或者当它们靠近在一起时,两个黑洞是否会相互陷入永久轨道?普林斯顿大学天体物理学家珍妮·格林说:“我们不知道超大质量黑洞是否会合并,这对天文学来说是一大尴尬。”“对黑洞物理学的每个人来说,这是一个我们需要解决的长期难题。”根据理论模型,当两个星系合并时,它们的黑洞不可避免地被拉到一起,将它们的轨道能量转移到它们周围的气体和恒星上,从而绕着一个螺旋轨道运行。

我们知道恒星质量的黑洞最终会聚集在一起形成一个单一的物体,但是对于超大质量的黑洞,就有一个问题。当它们的轨道缩小时,它们能转移能量的空间区域也会缩小。当它们相距大约3.2光年时,理论上这个空间区域不再大到足以支持进一步的轨道衰变,因此它们仍处于稳定的双星轨道上,可能存在数十亿年。如果我们能看到一个二元星系核,我们就可以解决这个问题,但在一个3.2光年的距离,碰撞的黑洞会彼此太靠近而无法区分而且,你知道看到一个黑洞非常难。

这对新发现的黑洞距离仍然有1400光年左右,但它们仍然很有用,因为它们让研究人员更好地估计了这种碰撞开始产生可探测引力波之前需要多长时间。但是,通过在假想引力波背景下分析这对新发现的黑洞,研究小组得出的估计是,在离地球探测距离以内,约有112个超大质量黑洞合并在一起。我们可能会在几年内进行第一次引力波背景探测。

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