引力波的發現暗示了又一次壯觀的中子星碰撞

這項新探測——同類事件中的第二次——對這些神秘物體的本質提出了新的問題

雙中子星合併的藝術家 rendering 圖。

有史以來第二次,雷射干涉引力波天文臺 (LIGO) 探測到兩顆超高密度恆星遺骸,即中子星,正在劇烈碰撞。這次 引力波 事件似乎是由特別巨大的天體產生的,這些天體挑戰了天文學家關於中子星的模型。

LIGO 在 兩年半前 創造了歷史,當時該天文臺探測到第一對中子星——巨星死亡後留下的城市大小的物體——相互盤旋然後合併。當極重物體以這種方式盤旋和撞擊時, 它們會在時空結構中產生漣漪,而 LIGO 的建造就是為了捕捉這些漣漪。

新的事件是在 2019 年 4 月 25 日 LIGO 的第三次觀測執行期間觀測到的,該執行仍在進行中。LIGO 團隊確定,這對 中子星 對的總質量是地球太陽質量的 3.4 倍。


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望遠鏡從未觀測到總質量大於太陽質量 2.9 倍的中子星對。

“這顯然比以往觀測到的任何其他中子星對都要重,”紐約市熨斗研究所的天文學家 Katerina Chatziioannou 在週一(1 月 6 日)在檀香山 美國天文學會第 235 次會議 上的新聞釋出會上說。

她補充說,研究人員不能排除合併的天體實際上是輕量級的 黑洞,或者是一個黑洞與一顆中子星配對。但如此小的黑洞也從未被觀測到過。

Chatziioannou 說,為什麼以前的望遠鏡未能探測到如此巨大的中子星對仍然是個謎。但既然天文學家知道這種巨獸的存在,理論家們就有責任解釋為什麼這些天體似乎只在引力波探測器中出現,她說。一篇 包含她團隊發現的論文 即將發表在《天體物理學雜誌快報》上。

每當 LIGO 感應到潛在的探測時,天文臺就會向更廣泛的天文學界發出警報,這些研究人員立即將可用的望遠鏡對準設施在天空中識別出的位置,希望能捕捉到電磁閃光。在 LIGO 首次識別出中子星合併後,一陣伽馬射線光告訴科學家,合併發生在距離地球約 1.3 億光年的一個古老星系中。這開啟了 多信使天文學 的時代,研究人員可以訪問關於天體事件的多種資訊來源。

但是,新探測到的事件似乎是在沒有伴隨可見爆炸的情況下發生的。到目前為止,還沒有其他團隊發現與中子星合併同時爆發出的閃光。

其中一個原因是,在世界三大執行中的引力波探測器中,只有一個——位於路易斯安那州利文斯頓的 LIGO 設施——能夠發現該事件。研究人員說,當時 LIGO 位於華盛頓州漢福德的天文臺暫時離線,而位於義大利比薩附近的歐洲 Virgo 探測器對捕捉微弱的引力波不夠敏感。

LIGO-Virgo 網路通常使用三個探測器相互檢查,以確保事件是真實的,並在天空中三角定位並精確定位事件。因此,由於只有一個設施,科學家們能確定的最好結果是,合併發生在距離地球超過 5 億光年的區域,覆蓋了大約五分之一的天空。

儘管如此,這三個設施已經工作了足夠長的時間,即使只有一個探測器,研究人員也能夠準確地區分虛假訊號和真實訊號。Chatziioannou 說,該團隊對其噪聲源非常瞭解,因此“確信這是一個真實的天體物理起源訊號”。

當兩顆中子星合併時,它們坍縮成一個黑洞,因此 Chatziioannou 認為,巨大的黑洞形成速度非常快,以至於吸走了任何外射的閃光,這可能解釋了為什麼沒有可見的成分。她還說,另一種可能性是,當能量噴流從系統中噴射出來時,它只是朝向遠離地球的方向。

天文學家將繼續研究該事件以及隨後的引力波事件。預計在幾周內,日本將有一個新的探測器上線,幫助科學家 探測和精確定位更多的引力波

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