引力波的发现暗示了又一次壮观的中子星碰撞

这项新探测——同类事件中的第二次——对这些神秘物体的本质提出了新的问题

双中子星合并的艺术家 rendering 图。

有史以来第二次,激光干涉引力波天文台 (LIGO) 探测到两颗超高密度恒星遗骸,即中子星,正在剧烈碰撞。这次 引力波 事件似乎是由特别巨大的天体产生的,这些天体挑战了天文学家关于中子星的模型。

LIGO 在 两年半前 创造了历史,当时该天文台探测到第一对中子星——巨星死亡后留下的城市大小的物体——相互盘旋然后合并。当极重物体以这种方式盘旋和撞击时, 它们会在时空结构中产生涟漪,而 LIGO 的建造就是为了捕捉这些涟漪。

新的事件是在 2019 年 4 月 25 日 LIGO 的第三次观测运行期间观测到的,该运行仍在进行中。LIGO 团队确定,这对 中子星 对的总质量是地球太阳质量的 3.4 倍。


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望远镜从未观测到总质量大于太阳质量 2.9 倍的中子星对。

“这显然比以往观测到的任何其他中子星对都要重,”纽约市熨斗研究所的天文学家 Katerina Chatziioannou 在周一(1 月 6 日)在檀香山 美国天文学会第 235 次会议 上的新闻发布会上说。

她补充说,研究人员不能排除合并的天体实际上是轻量级的 黑洞,或者是一个黑洞与一颗中子星配对。但如此小的黑洞也从未被观测到过。

Chatziioannou 说,为什么以前的望远镜未能探测到如此巨大的中子星对仍然是个谜。但既然天文学家知道这种巨兽的存在,理论家们就有责任解释为什么这些天体似乎只在引力波探测器中出现,她说。一篇 包含她团队发现的论文 即将发表在《天体物理学杂志快报》上。

每当 LIGO 感应到潜在的探测时,天文台就会向更广泛的天文学界发出警报,这些研究人员立即将可用的望远镜对准设施在天空中识别出的位置,希望能捕捉到电磁闪光。在 LIGO 首次识别出中子星合并后,一阵伽马射线光告诉科学家,合并发生在距离地球约 1.3 亿光年的一个古老星系中。这开启了 多信使天文学 的时代,研究人员可以访问关于天体事件的多种信息来源。

但是,新探测到的事件似乎是在没有伴随可见爆炸的情况下发生的。到目前为止,还没有其他团队发现与中子星合并同时爆发出的闪光。

其中一个原因是,在世界三大运行中的引力波探测器中,只有一个——位于路易斯安那州利文斯顿的 LIGO 设施——能够发现该事件。研究人员说,当时 LIGO 位于华盛顿州汉福德的天文台暂时离线,而位于意大利比萨附近的欧洲 Virgo 探测器对捕捉微弱的引力波不够敏感。

LIGO-Virgo 网络通常使用三个探测器相互检查,以确保事件是真实的,并在天空中三角定位并精确定位事件。因此,由于只有一个设施,科学家们能确定的最好结果是,合并发生在距离地球超过 5 亿光年的区域,覆盖了大约五分之一的天空。

尽管如此,这三个设施已经工作了足够长的时间,即使只有一个探测器,研究人员也能够准确地区分虚假信号和真实信号。Chatziioannou 说,该团队对其噪声源非常了解,因此“确信这是一个真实的天体物理起源信号”。

当两颗中子星合并时,它们坍缩成一个黑洞,因此 Chatziioannou 认为,巨大的黑洞形成速度非常快,以至于吸走了任何外射的闪光,这可能解释了为什么没有可见的成分。她还说,另一种可能性是,当能量喷流从系统中喷射出来时,它只是朝向远离地球的方向。

天文学家将继续研究该事件以及随后的引力波事件。预计在几周内,日本将有一个新的探测器上线,帮助科学家 探测和精确定位更多的引力波

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