北京時(shí)間 6 月 28 日消息，據(jù)國外媒體報(bào)道，目前，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)迄今最奇怪的引力波信號，該發(fā)現(xiàn)將有助于科學(xué)家們改寫對宇宙的認(rèn)知。
當(dāng)超大質(zhì)量天體扭曲周圍時(shí)空并在宇宙釋放漣漪時(shí)，會形成引力波。2015 年，科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)由兩個(gè)黑洞碰撞形成的引力波現(xiàn)象。
從那時(shí)起，引力波的探測變得越來越陌生，科學(xué)家迫切希望揭曉其中謎團(tuán)，目前一支研究小組宣稱，首次探測到有比已知最大中子星更大、比已知最小黑洞更小的天體碰撞產(chǎn)生的引力波。雖然對科學(xué)家而言，該發(fā)現(xiàn)過于復(fù)雜，無法精確查明該過程究竟發(fā)生了什么，但這一信號帶來更多天文觀測的希望，該發(fā)現(xiàn)甚至預(yù)示著未來人們將對超新星爆炸有更新的認(rèn)識。
圖中是通過引力波觀測到的天體碰撞事件。圖像底部顯示了與中子星大小相近的天體，圖像頂部顯示了黑洞大小的天體，該碰撞事件涉及一個(gè)黑洞和較大中子星或者較小黑洞。
研究報(bào)告合著作者、美國西北大學(xué)引力波天文學(xué)家克里斯多夫 · 貝里（Christopher Berry）說：“這是一個(gè)非常奇妙的事情，它將真實(shí)改變我們對黑洞和中子星形成的理解，在我們能夠獲得更多觀測結(jié)果之前，這仍是一個(gè)謎團(tuán)，但這并不意味著它沒有提供更多線索?！?/p>
他指出，“我們對該觀測結(jié)果非常有信心，這是一個(gè)非常漂亮的信號，這是一個(gè)非常美妙的引力波，當(dāng)我第一次看到它的時(shí)候，我都無法相信，太震撼了！”
2019 年 8 月 14 日，科學(xué)家觀測到引力波，當(dāng)最初的分析表明此次碰撞產(chǎn)生的引力波可能合并了一個(gè)黑洞和一顆中子星時(shí)，他們對該現(xiàn)象產(chǎn)生更大的興趣。黑洞和中子星發(fā)生碰撞是科學(xué)家們一直期待已久的引力波事件，因?yàn)槠駷橹顾麄儍H觀測到黑洞之間碰撞或者中子星之間碰撞。
但隨著天體物理學(xué)家對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行更多的分析，他們意識到觀測到了更加奇怪的現(xiàn)象，依據(jù)科學(xué)家對此次合并事件的分析，其中一個(gè)碰撞天體——黑洞，其質(zhì)量大約是太陽的 23 倍，另一個(gè)碰撞天體的質(zhì)量是太陽的 2.6 倍。
質(zhì)量差距之謎
科學(xué)家將這兩個(gè)碰撞天體的大小差距稱為 “質(zhì)量差異”：該神秘天體比迄今研究的任何黑洞都小，但比任何已知的中子星更大，其質(zhì)量大約是太陽的 2.5-5 倍之間。
研究報(bào)告合著作者、美國西北大學(xué)天體物理學(xué)家維姬 · 卡羅格拉（Vicky Kalogera）稱，黑洞和中子星碰撞合并現(xiàn)象已被預(yù)測了幾十年，但這個(gè)質(zhì)量怪異的致密天體引起了科學(xué)家的濃厚興趣。盡管我們無法確定該天體的類別，但是我們觀測到的要么是最重的中子星，要么是最輕的黑洞，不管怎樣，這都刷新了歷史紀(jì)錄。
在其他情況下，科學(xué)家在天體真實(shí)碰撞產(chǎn)生可觀測引力波之前就已確定它們的 “身份”，但并非所有觀測結(jié)果都符合預(yù)期，此次科學(xué)家并沒有發(fā)現(xiàn)任何中子星可能產(chǎn)生的光信號，但這并不排除它是中子星的可能性。
圖中是藝術(shù)家描繪的兩個(gè)黑洞，一個(gè)比另一個(gè)質(zhì)量大 9 倍，它們螺旋狀地相互撞擊。
同時(shí)，與科學(xué)家迄今研究的黑洞或者中子星 “同類碰撞”不同的是，這兩個(gè)碰撞天體質(zhì)量相差較大，較大天體質(zhì)量是較小天體的 9 倍，這使科學(xué)家更難從引力波現(xiàn)象中觀測到事件細(xì)節(jié)。卡羅格拉在一項(xiàng)聲明中稱，我聯(lián)想到吃豆人游戲，當(dāng)質(zhì)量差距較大的情況下，較小的致密天體可能被黑洞一口吃掉！
引力波很難研究，因?yàn)樵撎煳默F(xiàn)象距離地球很遠(yuǎn)，目前科學(xué)家觀測到的該引力波事件發(fā)生在距離地球約 8 億光年的區(qū)域，這比 2017 年 8 月觀測到雙中子星合并產(chǎn)生引力波的距離遠(yuǎn) 6 倍。
由于觀測引力波存在諸多挑戰(zhàn)，要真正破解宇宙引力波天體質(zhì)量差異謎團(tuán)，科學(xué)家需要觀測更多的碰撞天體，最好是那些并不復(fù)雜的碰撞事件，最好兩個(gè)天體的質(zhì)量相近。
貝里指出，確定中子星和黑洞之間模糊區(qū)域不僅僅是為了達(dá)到精確目的，更有助于我們對周邊宇宙區(qū)域的認(rèn)知理解。
首先，引力波現(xiàn)象告訴科學(xué)家中子星是如何運(yùn)行的，貝里將中子星稱為 “終極粒子對撞機(jī)”，中子星的物質(zhì)很難建模，貝里說：“我們在地球上無法模擬中子星，其形成條件太苛刻了，然而其屬性將決定中子星的最大體積，也就是大型中子星在什么時(shí)候會膨脹，之后坍縮，這一臨界點(diǎn)觀測將在未來觀測研究中進(jìn)一步驗(yàn)證。
貝里稱，理解質(zhì)量差距將對天體物理學(xué)產(chǎn)生重要影響，幾十年以來，天體物理模型已經(jīng)假設(shè)在最大中子星和最小黑洞之間確實(shí)存在質(zhì)量差距。如果這個(gè)質(zhì)量差距比之前假設(shè)的小得多，或者根本不存在，那么就需要對這些模型進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整后的模型可以改變我們對宇宙的理解，獲得比質(zhì)量定義自身更廣泛的認(rèn)知。
無論質(zhì)量差距之謎是否被揭曉，最新觀測的新信號都指向引力波的未來研究前景。貝里說：“這證明了我們使用引力波探索宇宙才剛剛開始，我們不知道宇宙空間還有什么，現(xiàn)在我們已觀測到一些較常見的天文現(xiàn)象，并且知道引力波的典型實(shí)例，但引力波仍具有復(fù)雜性，就像叢林中隱藏著神秘的稀有動物，我們?nèi)孕枧ふ掖鸢?。?/p>
目前，這項(xiàng)最新研究報(bào)告發(fā)表在近期出版的《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上。
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