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首次观测中子星和黑洞的合体——美欧引力波组

 Wsz6868 2021-07-02

美欧引力波观测小组分别发表了首次观测到宇宙中子星和黑洞合体的消息。 观测于去年1月进行了2次。 两者相互周旋合并的现象在几十年前就被预言,作为“混合二进制”(一对尚未见过的)被探索。

ブラックホールと中性子星が合体して重力波が発生する現象の概念図(オーストラリア・スウィンバーン工科大学カール・ノックス氏提供)

黑洞和中子星合并产生引力波的现象概念图(由澳大利亚温本理工大学卡尔·诺克斯提供)

质量是太阳8倍以上的恒星将在大爆炸中结束一生。 之后,比较大的星星崩溃,成为由于巨大的重力连光都无法逃脱的天体——黑洞。 小星星的话,是构成原子核的粒子之一,是以中子为主要成分的高密度天体、中子星。 引力波是由具有质量的物体引起的时空扭曲,通过物体的运动以光速传递到周围的东西。 美国的2处观测设施“LIGO”和欧洲的设施“VIRGO”的小组在2015年以后捕捉到了黑洞之间和中子星之间的合体所产生的引力波,但没有发现黑洞和中子星的合体。 虽然被认为有2019年观测到的可能性,但是不清楚。 根据两组的资料,第一次成功观测是在去年1月5日。 在距离地球9亿光年的地方,LIGO观测设施中的一处捕捉到了质量是太阳8.9倍的黑洞和1.9倍的中子星合并产生的引力波。 在短短10天后的15日,两组共计3处设施捕捉到了10亿光年远处质量5.7倍于太阳的黑洞和1.5倍于中子星合并产生的引力波。 据说这次的成果关系到对引起这样激烈现象的宇宙环境以及地球无法再现的极限状态的物理的理解。 接受两次观测,估计在距离地球10亿光年的范围内每月发生一次黑洞和中子星的合并。 成果刊登在美国天体物理学杂志《天体日报》上,时间为6月29日。 继欧美之后,日本也在岐阜县飞驒市建设了大型引力波观测设施“KAGRA”。 这次观测之后不久的去年2月开始了正式观测,今后期待日美欧的合作能够扩大成果。
相关链接 VIRGO新闻发布会混合」黑洞和中子星对的首次观测「First observations of 'mixed’ black hole and neutron star pairs英文)
“混合”黑洞和中子星对的首次观测(以上英文译文更改文章语言: 处女座、LIGO和卡格拉的科学合作今天宣布了对由中子星和黑洞组成的双星系统的首次观测。这是通过在2020年1月探测到两个系统发出的重力信号(从探测之日起就被昵称为GW200105和GW200115)实现的,在这两个系统中,一个黑洞和一个中子星相互旋转,合并成一个紧凑的物体。天文学家在几十年前就预测到了这些系统的存在,但直到现在,他们从未通过电磁或重力信号被有把握地观察到。这一结果及其天体物理学含义今天已经发表在《天体物理学杂志快报》上。 “到目前为止,我们已经通过电磁辐射观测或引力波观测到了成对的黑洞或成对的中子星。尼斯阿耳忒弥斯实验室处女座合作项目的CNRS研究员阿斯特丽德·兰伯特说:“这对黑洞和中子星是天文学家们一直在询问的'失踪双星’。”。“这一发现再次显示了引力波探测器是如何拓宽我们的视野,让我们能够观察到迄今为止我们实际上看不到的东西。” 1月份探测到的重力信号编码了关于系统物理特征的有价值的信息,例如两个NSBH对的质量和距离,以及产生它们并使它们崩溃的物理机制。信号分析表明,创造GW200105的黑洞和中子星的质量分别是我们的太阳的8.9倍和1.9倍,它们的合并发生在大约9亿年前,比第一只恐龙出现在地球上早几亿年。对于GW200115事件,处女座、LIGO和卡格拉的科学家估计这两个致密物体的质量分别是太阳质量的5.7倍和1.5倍,它们在大约10亿年前合并。 今天宣布的结果,连同处女座和LIGO迄今为止的几十次探测,让我们第一次近距离观察宇宙中一些最暴力和罕见的现象,并描绘出一幅前所未有的拥挤和混乱的区域的画面,这是这些事件可能的孕育环境之一。此外,我们已经开始收集的关于黑洞和恒星合并物理的详细信息,给了我们在极端条件下测试物理基本定律的机会,这显然是我们永远无法在地球上复制的。“今天宣布的发现是第三次LIGO-处女座观测运行中的又一颗宝石”,处女座发言人、INFN研究员乔瓦尼·洛索多说。“LIGO和处女座不断揭示前所未见的灾难性碰撞,揭示了一个全新的宇宙景观。我们现在正在升级探测器,目的是更深入地观察宇宙的深处,寻找新的宝石,寻求对我们生活的宇宙的更深入理解。”    发表在《天体物理学杂志快报》上 新闻稿-新闻公报-新闻通讯 图片:彩虹漩涡是一个艺术形象,灵感来自一个黑洞中子星合并事件。 图片荣誉:奥兹格拉夫-史文朋大学卡尔·诺克斯 发布日期:2021年6月29日 LIGO、处女座和卡格拉观察跑步计划 [2021年6月2日更新;下一次更新2021年7月] LIGO-处女座-卡格拉的合作在处女座的更新方面取得了良好的进展,新硬件、卡格拉和LIGO探测器的安装已经完成,为O4做准备。目前还无法给出O4的确切开始日期,因为供应链仍有一些延迟,新冠肺炎的影响仍在继续。我们希望能够对2021年7月O4奥运会的开幕做出更好的估计,届时将发布最新消息。如果您有任何问题,请联系发言人: 帕特里克·布雷迪(LIGO科学合作组织发言人);lsc-spokesperson@ligo.org Giovanni Losurdo(处女座协作代言人);处女座-发言人@ego-gw.it hisaaki Shinkai(KAGRA协作组织发言人);hisaaki.shinkai@oit.ac.jp

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