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迄今最強的雙黑洞合并事件!這次合并,讓地球也為之振動了0.1秒
2023/08/27

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2019年5月21日,位于美國的雷射干涉引力波天文台,以及位于意大利的處女座干涉儀都從宇宙中探測到了一些 不同尋常的信號。相隔幾千公里的兩個探測器,都感應到了 四個特別的引力波波紋,這四個波紋的頻率 在短短的100毫秒內,從30赫茲陡然上升至80赫茲

宇宙中究竟發生了什麼事,才能產生如此巨大的能量,甚至讓地球也為之振動了?

引力波是什麼?

我們把整個宇宙想象成一個池塘,當池塘被投擲了石頭時,水面就會產生一道道的波紋,這些漣漪以石頭為中心向外傳播。而在宇宙這個池塘里, 帶質量的物體就是里面的「石頭」,當「石頭」 加速運動時,就會在時空中產生「漣漪」,這些 「漣漪」就是引力波

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這些引力波在宇宙中傳播需要一定的時間,并且很不容易在擴散過程中被其他物質改變,所以 引力波是科學家獲得宇宙信息的優秀載體

回到2019年的夏天,科學家們根據觀測到的引力波變化,可以推斷出在遙遠的宇宙深處,究竟發生了什麼事情。

是什麼帶來了池塘的漣漪?

原來,是有 兩個超大質量的黑洞發生了合并。引力波的訊號分別由 85個太陽質量的黑洞和66個太陽質量的黑洞在合并時發出的,兩個黑洞在巨大的引力下,瘋狂地旋轉并糾纏在一起,最后合并成了一個有 142個太陽質量那麼大的超級黑洞。

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根據科學家們在2020年發表的文章,這次黑洞合并事件發生的位置, 距離我們地球有170億光年那麼遙遠。這實際上非常有趣,雖然地球上的我們是在2019年觀測到這次事件的,但是實際上,黑洞的碰撞發生在170億光年前,只不過它走了那麼久,才將引力波擴散到地球這里。

這次黑洞合并事件的特殊之處并不是它距離我們太遠了,而是在于 兩個黑洞質量,以及合并之后形成的黑洞質量都太巨大了

根據以前的恒星演化理論,科學家們普遍認為恒星形成的黑洞, 最大也只會在60個太陽質量左右,而在這之前,只有一些 間接證據可以證明宇宙中存在100至10萬倍太陽質量中介質量黑洞的存在。

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科學家找不到直接的證據,也想不明白這樣大的黑洞是如何產生的,直到2019年的這次黑洞合并事件,科學家們才發現, 這樣大的黑洞或許是像「滾雪球」似的,以較小的黑洞合并形成的

研究人員瓦西莉基·卡洛耶拉表示,這是人類第一次觀測到的中介質量黑洞,同時,科學家們也至少知道了一種其形成的方法。

不過,170億光年實在是太遙遠了,萬一投入池塘里的石頭不是黑洞,而是其他星體呢?有沒有其他星體能夠產生出如此劇烈的碰撞呢?

別的「石頭」

2021年,加利西亞高能物理研究所、葡萄牙阿威羅大學、里斯本大學高級技術學院、西班牙瓦倫西亞大學和澳洲蒙納許大學的研究團隊認為,這次引力波事件的起因并非是兩個黑洞的合并,而是兩顆玻色子星的合并。

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玻色子星的合并雖然比黑洞弱,但是 計算得到的距離要比原來的估計值更近,假設是玻色子星的合并,那麼最終形成的黑洞則會更大, 增加為太陽質量的250倍

在宇宙深處究竟發生了什麼?到底是兩個可怕的黑洞相互吸引,還是玻色子星的一次「撞車」,這些謎團恐怕還要等到未來才能解答了。

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