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天文学家发现两个中子恒星被黑洞吞下
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天文学家发现两个中子恒星被黑洞吞下

图片:Carl Knox / Ozgrav / Swinburne University

作为天文学家的最佳事情之一是能够发现关于宇宙的新事物。事实上,也许唯一更好的是发现它两次。而这正是我的同事和我所做的两天,只有两个单独的观察,只有十天,完全是一个完全新的天文现象:一个中子星在被吞噬之前盘旋的黑洞。

两种观察是在1月2020年1月制造的,由激光干涉仪重力波天文台(利奥)和处女座天文台,两者都检测来自遥远的宇宙的引力波。

经过18个月的艰苦分析,我们的发现发表于此天体物理学期刊字母。新观察开辟了新的途径,以研究星星的生命周期,时空性质,以及在极端压力和密度下的物质行为。

在1月5日2020年制造中子星黑洞系统的首次观察。利焦和处女座观察到的引力波 - 在中子星的染色轨道的最终30秒内产生的空间时间的织物中的扭曲黑洞,其次是他们不可避免的碰撞。发现名为GW200105。

值得注意的是,仅仅十天之后,Ligo和Virgo从中子星和黑洞之间的第二次碰撞检测到引力波。此事件名为GW200115。两年前,这两个碰撞发生在9亿年前,在地球上的第一次恐龙之前。

中子恒星和黑洞是宇宙中最极端的物体之一。它们是大型死星的化石遗物。当太阳耗尽燃料时,一颗巨大八倍的明星,它经历了一个称为超新星的壮观爆炸。剩下的是中子星或黑洞。

中子恒星通常为宽度为阳光的1.5和2倍,但它们的所有质量都是如此密集地填充到一个城市的大小的物体中。在这种密度下,原子不能再培养它们的结构,并溶解到自由夸克和胶水流中:质子和中子的构建块。

黑洞更加极端。无巨大的黑洞没有上限,但所有的黑洞都有两个共同点:一个没有回报的地表,称为“活动范围”,从中甚至没有灯可以逃脱;他们中心的一点称为“奇点”,在这种情况下,物理法则,我们理解他们分解了。

说黑洞是一个谜团。21世纪物理和天文学的圣杯之一是通过观察这些奇怪和极端的物体来找到对大自然法律的更深入了解。

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一种新型的星系

中子星轨道轨道黑洞伴侣已经被认为存在。Ligo和Virgo一直在搜索超过十年,但直到现在,他们仍然难以捉摸。

那么为什么我们如此自信我们现在看看不是这样的系统,而是两个?

当利波和处女座观察引力的波浪时,我们思想的第一个问题是“是什么造成他们?”为了发现,我们使用两件事:我们的观察数据和超级计算机模拟不同类型的天文事件,可以合理地解释这些数据。

通过将模拟与我们真正的观察结果进行比较,我们寻找最能匹配我们的数据的特征,在可能的情况下归巢,并排除不太可能的特征。

对于第一个发现(GW200105),我们确定最可能的引力源是最终的几个轨道,最终碰撞,在阳光质量的8.9倍约8.9倍的物体之间,物体大约为1.9倍太阳。鉴于涉及的群众,最合理的解释是较重的物体是一个黑洞,更轻的物体是一个中子星。

同样,从第二个(GW200115),我们确定其最有可能的来源是5.7太阳质量黑洞的最终轨道和碰撞,具有1.5太阳能中子星。

没有明确的吸烟枪,较轻的物体是中子恒星,原则上它们可能是非常浅的黑洞,尽管我们认为这一解释不太可能。到目前为止,最好的假设是我们的新观察与中子恒星和黑洞的合并符合。

恒星化石狩猎

我们的发现有几种有趣的含义。中子星黑洞系统让我们将恒星的进化史上面作品。引力波天文学家就像恒星化石猎人一样,利用爆炸恒星的遗物来了解大规模的恒星,生活和死亡。

我们已经通过Ligo / Virgo的观察完成了几年的几年一对黑洞对中子恒星。新发现的Rarer对,每个人中的一个是令人着迷的恒星化石记录。

我们首次直接测量了中子恒星与黑洞合并的速率:我们认为每年宇宙可能会有数十或数十万件碰撞。随着更多的观察,我们将更精确地衡量速度。

在他们被吞噬后的中子恒星会发生什么?现在我们真的看着自然的法律转向11.当中子恒星与黑洞合并时,它们变形,有关他们异国情调的物质形式的信息,我们在地球上观察到的引力波。

这可以揭示中子恒星的组成,这反过来又告诉我们夸克和胶合在极压和密度的表现。它并没有告诉我们黑洞的事件范围后发生了什么,尽管我们发现的另一个方面是我们可以在引力波信号中寻找新物理学的暗示。

当升级到2022年中期的Ligo和Virgo恢复时,升级仍然进一步推动他们的敏感性,我们将在中子恒星和黑洞之间看到更多的碰撞。在未来的十年中,我们期望积累数千波检测。

随着时间的推移,我们希望能够将有助于我们了解宇宙中最极端和难以置信的物体的内部工作的自然法则。谈话

Rory Smith是蒙纳士大学天体物理学的讲师。

本文最初发布谈话并在创造性的公共许可证下在这里重新发布。

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