引力波天文學家探測到迄今為止最大黑洞合併的跡象

LIGO 實驗的物理學家現在已經探測到 11 起產生時空漣漪的宇宙事件

LIGO 的科學家發現了更多的引力波。

David Ryder Getty Images 

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天文學家宣佈了一批新的引力波發現——由災難性的宇宙事件引起的時空漣漪。

這批發現包括 2017 年探測到但未公開的四次黑洞合併,其中包括迄今為止最大規模的合併跡象,該合併產生了一個質量超過太陽 80 倍的黑洞。

這些研究 釋出在雷射干涉引力波天文臺 (LIGO) 合作組織的網站上,並於 12 月 3 日出現在 arXiv 儲存庫中。


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LIGO 在 2015 年首次歷史性地探測到引力波,來自黑洞合併,並報告了零星其他自那以後產生波的事件。最新的資料釋出使總快取達到 10 個黑洞合併,以及兩顆中子星的碰撞。該事件也被其他儀器的佇列觀察到——從射電望遠鏡到太空伽馬射線天文臺——並幫助解決了一系列宇宙謎團

LIGO 的兩個干涉儀(分別位於路易斯安那州和華盛頓州)看到了所有 11 起事件,其中兩起事件也被位於義大利的靈敏度稍低的 Virgo 天文臺看到。

天文臺在 2017 年 8 月取得了一系列特別引人注目的成功:除了中子星之外,他們還在那個月看到了四次黑洞合併。Virgo 在 8 月 14 日獲得了其首次探測,為 8 月 17 日的中子星搜尋貢獻了資料,然後在 8 月 18 日又看到了另一次合併。“然後我的雪茄就抽完了,”阿姆斯特丹國家核物理與高能物理研究所 (Nikhef) 的物理學家兼 Virgo 合作組織發言人 Jo van den Brand 說。

為了整理目錄,國際 LIGO-Virgo 合作組織重新分析了來自 2015 年初和 2016 年的第一次執行以及 2016 年末開始並在 2017 年結束的第二次執行中即時探測到的事件的資料。

特別是,改進的資料分析技術使該團隊能夠將 2015 年 10 月的事件(在 LIGO 於 9 月 14 日首次探測到後不到一個月)重新歸類為真正的黑洞合併。此前,他們僅將其描述為“候選”事件。

該小組還進行了“離線”分析,並發現了以前未被發現的事件。“我們決定等到離線分析完成後,一次性發布所有黑洞,”德國漢諾威馬克斯·普朗克引力物理研究所的物理學家 Karsten Danzmann 說。

離線調查結果包括 80 個太陽質量的龐然大物,根據其日期被稱為 GW170729。它的探測置信度低於其他事件,但該團隊仍然決定將其納入目錄。“GW170729 仍然很可能是一個真實事件,”馬里蘭大學帕克分校的天體物理學家 Cole Miler 說,他不是該合作組織的成員。

除了 11 起事件外,該目錄首次披露了十幾個以上的“邊緣”觸發器。這些是由至少兩個干涉儀記錄的事件記錄的訊號,但沒有足夠的置信度來被認定為可能的星體物理事件。

LIGO-Virgo 程式的變化放寬了合作組織所謂的事件以及將即時披露的內容的標準。Miller 說,這可能對天文學界的其他成員有好處。“這意味著他們將有更多機會進行後續行動。”

van den Brand 說,該團隊趕忙完成這項工作,以便能夠將其精力集中在定於 2019 年 3 月開始的第三次觀測執行上。自 2017 年 9 月以來,三個探測器一直在進行升級改造,這應該大致使它們的整體靈敏度提高一倍。這意味著它們監測的體積——以及探測頻率——應該增加八倍。

本文經許可轉載,並於2018 年 12 月 4 日首次發表

Davide Castelvecchi是《自然》雜誌的常駐記者,他一生都對量子自旋著迷。在 Twitter 上關注他 @dcastelvecchi

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SA 空間與物理 第 2 卷 第 1 期本文最初以“引力波天文學家探測到迄今為止最大黑洞合併的跡象”為標題發表於SA 空間與物理 第 2 卷 第 1 期 (), p. 14
doi:10.1038/scientificamericanspace0219-14
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