奇異事件“現(xiàn)身”：黑洞在撕碎一顆中子星？

引力波“獵手”或許已經(jīng)捕獲他們最奇異的獵物!據(jù)美國《科學(xué)》雜志網(wǎng)站近日?qǐng)?bào)道，美國東部時(shí)間8月14日17時(shí)10分39秒，美國和意大利的3臺(tái)巨型探測器探測到了一次奇異事件，分析表明，這顯然是由一對(duì)黑洞和中子星在約9億光年之外相互運(yùn)動(dòng)并合產(chǎn)生的一束引力波脈沖。

中國科學(xué)院國家天文臺(tái)研究員張承民對(duì)科技日?qǐng)?bào)記者說：“此前，科學(xué)家們曾觀測到黑洞—黑洞并合以及中子星—中子星并合產(chǎn)生的引力波，但從未發(fā)現(xiàn)過黑洞—中子星的并合，新發(fā)現(xiàn)有望進(jìn)一步揭示中子星的秘密。如獲證實(shí)，將是一個(gè)諾獎(jiǎng)級(jí)的發(fā)現(xiàn)。”

奇異事件“現(xiàn)身”

報(bào)道指出，此次新發(fā)現(xiàn)由位于美國的激光干涉儀引力波天文臺(tái)(LIGO)和位于意大利的“室女座”(Virgo)天文臺(tái)共同完成。LIGO發(fā)言人帕特里克·布拉迪說：“如果這一結(jié)論被證實(shí)的話，將是一個(gè)巨大的里程碑。”

據(jù)悉，2015年9月，科學(xué)家們首次探測到了兩個(gè)位于13億光年之外、質(zhì)量為太陽質(zhì)量幾十倍的黑洞并合產(chǎn)生的引力波。2017年8月，“室女座”探測器加入到這場引力波信號(hào)的追捕行動(dòng)中。幾天之內(nèi)，這3臺(tái)探測器發(fā)現(xiàn)了兩顆中子星并合產(chǎn)生的引力波。

現(xiàn)在，LIGO和Virgo可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了黑洞和中子星的并合。LIGO成員維基·卡洛杰拉說：“看到黑洞撕碎一顆中子星，就能揭示出中子星物質(zhì)有多堅(jiān)硬，這是破譯中子星結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。”

研究人員通過引力波估算出了這對(duì)碰撞體的質(zhì)量：其中一顆為5倍太陽質(zhì)量;另一顆(假定是中子星)不足3倍太陽質(zhì)量，但這一質(zhì)量并不完全確定?？褰芾f：“也許它不是一顆中子星，也許是一個(gè)小黑洞?”

張承民表示，事實(shí)上，此前的天文學(xué)觀測認(rèn)為中子星的質(zhì)量不能超過2.2倍太陽質(zhì)量，但理論家的預(yù)言更加樂觀，可以達(dá)到3.2倍太陽質(zhì)量。

神龍見首不見尾的“神雕俠侶”

目前科學(xué)家借助LIGO和Virgo引力波探測器，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了十多個(gè)黑洞—黑洞并合事件，以及2個(gè)中子星—中子星并合，今年4月曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)過1個(gè)疑似黑洞—中子星事件。

但迄今為止，理論學(xué)家們?nèi)匀徊荒芡耆_定黑洞—中子星成對(duì)有多么普遍，也不知道它們是如何形成的。模型顯示，它們更有可能由大質(zhì)量恒星對(duì)形成，而非由四處游蕩的黑洞和中子星以某種方式找到彼此然后結(jié)伴形成。

張承民介紹說，理論上，黑洞—中子星系統(tǒng)在宇宙中的數(shù)目應(yīng)該多于黑洞—黑洞系統(tǒng)，但是少于中子星—中子星系統(tǒng)。

但為什么黑洞—中子星系統(tǒng)“現(xiàn)身”得比較少呢?

張承民解釋說：“首先，黑洞—中子星碰撞輻射引力波的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于黑洞—黑洞系統(tǒng)，所以這就是為什么LIGO首先看到了黑洞—黑洞系統(tǒng);此外，中子星—中子星系統(tǒng)的并合引力波能量雖然不是很高，但其數(shù)目具有絕對(duì)優(yōu)勢，因此它們也容易被探測到。”

張承民進(jìn)一步說：“另外，射電望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)觀測到18對(duì)中子星—中子星系統(tǒng)，其物理性質(zhì)已經(jīng)研究得比較清楚，所以判斷和認(rèn)證其觀測屬性相對(duì)容易，而黑洞—中子星系統(tǒng)至今沒有觀測到，所以其并合性質(zhì)、物理特征與誕生率只能停留在理論設(shè)想，還由于這類系統(tǒng)可能沒有光學(xué)對(duì)應(yīng)體，這提供給引力波探測器的觀測約束比較模糊。所以，黑洞—中子星系統(tǒng)不容易探測。”

或是諾獎(jiǎng)級(jí)發(fā)現(xiàn)

探測到黑洞—中子星并和有何重要意義?

張承民說：“黑洞—黑洞、中子星—中子星這兩類是同類致密星體，兩者性質(zhì)一致;而黑洞—中子星系統(tǒng)是兩類不同致密星體，這兩種星體碰撞可以起到交叉認(rèn)知的作用，精確了解致密的核物質(zhì)在宇宙中被物質(zhì)奇點(diǎn)撕裂時(shí)的各種表現(xiàn)，一定有許多意想不到的奇妙現(xiàn)象，這為全面認(rèn)識(shí)宇宙極端狀態(tài)提供了不可多得的環(huán)境。”

張承民繼續(xù)表示：“此外，黑洞—中子星碰撞的發(fā)現(xiàn)為3類致密星體的完整認(rèn)識(shí)畫上完美句號(hào)，這進(jìn)一步證實(shí)愛因斯坦引力理論的正確，也讓我們欣賞了宇宙各種奇觀。這一發(fā)現(xiàn)一旦獲得證實(shí)，LIGO與Virgo的科學(xué)家將可能再次獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。”(記者劉霞)

關(guān)鍵詞： 奇異事件 黑洞 中子星