'黑洞是由大質量恆星產生的嗎?原來,黑洞竟然也可以產生新的黑洞'

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黑洞是由大質量恆星產生的嗎?原來,黑洞竟然也可以產生新的黑洞

圖解:球狀星團非常壯觀,因為其內部充滿了恆星。它們也可能是黑洞反覆合併的最佳場所。這個星系團位於銀河系,被稱為NGC 362。

科學家們對夜間碰撞黑洞的瞭解越來越深入。早在2015年,激光干涉儀引力波天文臺(LIGO)就通過探測遙遠星系中兩個黑洞碰撞產生的時空,而書寫了黑洞的新歷史——首次發現證實了雙恆星質量黑洞的存在,也就是由大質量恆星的超新星死亡而產生的黑洞。之後,科學家們又發現了幾次合併現象(外加一次中子星合併)。

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黑洞是由大質量恆星產生的嗎?原來,黑洞竟然也可以產生新的黑洞

圖解:球狀星團非常壯觀,因為其內部充滿了恆星。它們也可能是黑洞反覆合併的最佳場所。這個星系團位於銀河系,被稱為NGC 362。

科學家們對夜間碰撞黑洞的瞭解越來越深入。早在2015年,激光干涉儀引力波天文臺(LIGO)就通過探測遙遠星系中兩個黑洞碰撞產生的時空,而書寫了黑洞的新歷史——首次發現證實了雙恆星質量黑洞的存在,也就是由大質量恆星的超新星死亡而產生的黑洞。之後,科學家們又發現了幾次合併現象(外加一次中子星合併)。

黑洞是由大質量恆星產生的嗎?原來,黑洞竟然也可以產生新的黑洞

在2018年4月10日發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)雜誌上的一項研究中,科學家提出,黑洞很可能會發生反覆合併,從而產生一個巨大的黑洞,這是恆星無法生成的。球狀星團是這些天體一次又一次形成和合並的完美搭檔。

“我們認為這些星團是由成百上千個黑洞組成的,它們在中心迅速下沉,”麻省理工學院(MIT)和卡弗裡天體物理與空間研究所(Kavli Institute for Astrophysics and Space Research)的卡爾·羅德里格斯(Carl Rodriguez)在一份聲明中提到。這些星團基本上是黑洞雙星的加工廠,在那裡,在一個很小的空間區域中存在很多黑洞,兩個黑洞可以合併產生一個更大的黑洞。緊接著,這個新的黑洞就可以找到另一個伴星並再次合併。”

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圖解:球狀星團非常壯觀,因為其內部充滿了恆星。它們也可能是黑洞反覆合併的最佳場所。這個星系團位於銀河系,被稱為NGC 362。

科學家們對夜間碰撞黑洞的瞭解越來越深入。早在2015年,激光干涉儀引力波天文臺(LIGO)就通過探測遙遠星系中兩個黑洞碰撞產生的時空,而書寫了黑洞的新歷史——首次發現證實了雙恆星質量黑洞的存在,也就是由大質量恆星的超新星死亡而產生的黑洞。之後,科學家們又發現了幾次合併現象(外加一次中子星合併)。

黑洞是由大質量恆星產生的嗎?原來,黑洞竟然也可以產生新的黑洞

在2018年4月10日發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)雜誌上的一項研究中,科學家提出,黑洞很可能會發生反覆合併,從而產生一個巨大的黑洞,這是恆星無法生成的。球狀星團是這些天體一次又一次形成和合並的完美搭檔。

“我們認為這些星團是由成百上千個黑洞組成的,它們在中心迅速下沉,”麻省理工學院(MIT)和卡弗裡天體物理與空間研究所(Kavli Institute for Astrophysics and Space Research)的卡爾·羅德里格斯(Carl Rodriguez)在一份聲明中提到。這些星團基本上是黑洞雙星的加工廠,在那裡,在一個很小的空間區域中存在很多黑洞,兩個黑洞可以合併產生一個更大的黑洞。緊接著,這個新的黑洞就可以找到另一個伴星並再次合併。”

黑洞是由大質量恆星產生的嗎?原來,黑洞竟然也可以產生新的黑洞

激光干涉儀引力波天文臺(LIGO)還沒有意識到這些“第二代合併”中的一點是,迄今為止發現的所有合併都是關於恆星質量產生的黑洞(那些可能由單個大質量恆星形成的黑洞)。然而,如果在將來探測到合併事件產生的引力波,涉及到一個50倍於太陽質量的黑洞的時候,就能作為一個有力的證據,表明黑洞確實存在反覆合併,這個結果無疑會令人興奮。

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圖解:球狀星團非常壯觀,因為其內部充滿了恆星。它們也可能是黑洞反覆合併的最佳場所。這個星系團位於銀河系,被稱為NGC 362。

科學家們對夜間碰撞黑洞的瞭解越來越深入。早在2015年,激光干涉儀引力波天文臺(LIGO)就通過探測遙遠星系中兩個黑洞碰撞產生的時空,而書寫了黑洞的新歷史——首次發現證實了雙恆星質量黑洞的存在,也就是由大質量恆星的超新星死亡而產生的黑洞。之後,科學家們又發現了幾次合併現象(外加一次中子星合併)。

黑洞是由大質量恆星產生的嗎?原來,黑洞竟然也可以產生新的黑洞

在2018年4月10日發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)雜誌上的一項研究中,科學家提出,黑洞很可能會發生反覆合併,從而產生一個巨大的黑洞,這是恆星無法生成的。球狀星團是這些天體一次又一次形成和合並的完美搭檔。

“我們認為這些星團是由成百上千個黑洞組成的,它們在中心迅速下沉,”麻省理工學院(MIT)和卡弗裡天體物理與空間研究所(Kavli Institute for Astrophysics and Space Research)的卡爾·羅德里格斯(Carl Rodriguez)在一份聲明中提到。這些星團基本上是黑洞雙星的加工廠,在那裡,在一個很小的空間區域中存在很多黑洞,兩個黑洞可以合併產生一個更大的黑洞。緊接著,這個新的黑洞就可以找到另一個伴星並再次合併。”

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激光干涉儀引力波天文臺(LIGO)還沒有意識到這些“第二代合併”中的一點是,迄今為止發現的所有合併都是關於恆星質量產生的黑洞(那些可能由單個大質量恆星形成的黑洞)。然而,如果在將來探測到合併事件產生的引力波,涉及到一個50倍於太陽質量的黑洞的時候,就能作為一個有力的證據,表明黑洞確實存在反覆合併,這個結果無疑會令人興奮。

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羅德里格斯補充道:“如果我們等得足夠久,那麼最終LIGO將看到一些只產生於這些星團本身的東西,因為它的體積比你從一顆恆星所能得到的任何東西都要大。”

大多數星系是球狀星團的家園,在更大的星系中能發現更多的星團。因此,巨大的橢圓星系可能擁有數萬個星團,而銀河系大約有200個,最近的一個距離地球7000光年。這些星系團包含了所有擠在一個小空間裡的古老恆星,所以這些星系團內部的任意黑洞落向中心,並且和其他可能潛伏著的黑洞相互融合的條件已經非常成熟。

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科學家們對夜間碰撞黑洞的瞭解越來越深入。早在2015年,激光干涉儀引力波天文臺(LIGO)就通過探測遙遠星系中兩個黑洞碰撞產生的時空,而書寫了黑洞的新歷史——首次發現證實了雙恆星質量黑洞的存在,也就是由大質量恆星的超新星死亡而產生的黑洞。之後,科學家們又發現了幾次合併現象(外加一次中子星合併)。

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在2018年4月10日發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)雜誌上的一項研究中,科學家提出,黑洞很可能會發生反覆合併,從而產生一個巨大的黑洞,這是恆星無法生成的。球狀星團是這些天體一次又一次形成和合並的完美搭檔。

“我們認為這些星團是由成百上千個黑洞組成的,它們在中心迅速下沉,”麻省理工學院(MIT)和卡弗裡天體物理與空間研究所(Kavli Institute for Astrophysics and Space Research)的卡爾·羅德里格斯(Carl Rodriguez)在一份聲明中提到。這些星團基本上是黑洞雙星的加工廠,在那裡,在一個很小的空間區域中存在很多黑洞,兩個黑洞可以合併產生一個更大的黑洞。緊接著,這個新的黑洞就可以找到另一個伴星並再次合併。”

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激光干涉儀引力波天文臺(LIGO)還沒有意識到這些“第二代合併”中的一點是,迄今為止發現的所有合併都是關於恆星質量產生的黑洞(那些可能由單個大質量恆星形成的黑洞)。然而,如果在將來探測到合併事件產生的引力波,涉及到一個50倍於太陽質量的黑洞的時候,就能作為一個有力的證據,表明黑洞確實存在反覆合併,這個結果無疑會令人興奮。

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羅德里格斯補充道:“如果我們等得足夠久,那麼最終LIGO將看到一些只產生於這些星團本身的東西,因為它的體積比你從一顆恆星所能得到的任何東西都要大。”

大多數星系是球狀星團的家園,在更大的星系中能發現更多的星團。因此,巨大的橢圓星系可能擁有數萬個星團,而銀河系大約有200個,最近的一個距離地球7000光年。這些星系團包含了所有擠在一個小空間裡的古老恆星,所以這些星系團內部的任意黑洞落向中心,並且和其他可能潛伏著的黑洞相互融合的條件已經非常成熟。

黑洞是由大質量恆星產生的嗎?原來,黑洞竟然也可以產生新的黑洞

相對論計算表明,如果兩個黑洞從星團的不同部分墜落後彼此靠近,它們將發射引力波,從而從它們在星團中的運動中吸收能量。這將導致黑洞變慢並開始螺旋上升,最終形成相互環繞的雙星軌道。然後他們的命運就可以預測到了:兩個黑洞都將繼續發射引力波,導致它們的軌道收縮,直到這兩個黑洞碰撞、合併並爆發出強大的引力波爆炸,以光速傳播。接下來,這個新合併的黑洞將在星團內遊蕩,等待另一個黑洞飄過,再次開始雙星之舞。

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科學家們對夜間碰撞黑洞的瞭解越來越深入。早在2015年,激光干涉儀引力波天文臺(LIGO)就通過探測遙遠星系中兩個黑洞碰撞產生的時空,而書寫了黑洞的新歷史——首次發現證實了雙恆星質量黑洞的存在,也就是由大質量恆星的超新星死亡而產生的黑洞。之後,科學家們又發現了幾次合併現象(外加一次中子星合併)。

黑洞是由大質量恆星產生的嗎?原來,黑洞竟然也可以產生新的黑洞

在2018年4月10日發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)雜誌上的一項研究中,科學家提出,黑洞很可能會發生反覆合併,從而產生一個巨大的黑洞,這是恆星無法生成的。球狀星團是這些天體一次又一次形成和合並的完美搭檔。

“我們認為這些星團是由成百上千個黑洞組成的,它們在中心迅速下沉,”麻省理工學院(MIT)和卡弗裡天體物理與空間研究所(Kavli Institute for Astrophysics and Space Research)的卡爾·羅德里格斯(Carl Rodriguez)在一份聲明中提到。這些星團基本上是黑洞雙星的加工廠,在那裡,在一個很小的空間區域中存在很多黑洞,兩個黑洞可以合併產生一個更大的黑洞。緊接著,這個新的黑洞就可以找到另一個伴星並再次合併。”

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激光干涉儀引力波天文臺(LIGO)還沒有意識到這些“第二代合併”中的一點是,迄今為止發現的所有合併都是關於恆星質量產生的黑洞(那些可能由單個大質量恆星形成的黑洞)。然而,如果在將來探測到合併事件產生的引力波,涉及到一個50倍於太陽質量的黑洞的時候,就能作為一個有力的證據,表明黑洞確實存在反覆合併,這個結果無疑會令人興奮。

黑洞是由大質量恆星產生的嗎?原來,黑洞竟然也可以產生新的黑洞

羅德里格斯補充道:“如果我們等得足夠久,那麼最終LIGO將看到一些只產生於這些星團本身的東西,因為它的體積比你從一顆恆星所能得到的任何東西都要大。”

大多數星系是球狀星團的家園,在更大的星系中能發現更多的星團。因此,巨大的橢圓星系可能擁有數萬個星團,而銀河系大約有200個,最近的一個距離地球7000光年。這些星系團包含了所有擠在一個小空間裡的古老恆星,所以這些星系團內部的任意黑洞落向中心,並且和其他可能潛伏著的黑洞相互融合的條件已經非常成熟。

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相對論計算表明,如果兩個黑洞從星團的不同部分墜落後彼此靠近,它們將發射引力波,從而從它們在星團中的運動中吸收能量。這將導致黑洞變慢並開始螺旋上升,最終形成相互環繞的雙星軌道。然後他們的命運就可以預測到了:兩個黑洞都將繼續發射引力波,導致它們的軌道收縮,直到這兩個黑洞碰撞、合併並爆發出強大的引力波爆炸,以光速傳播。接下來,這個新合併的黑洞將在星團內遊蕩,等待另一個黑洞飄過,再次開始雙星之舞。

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當羅德里格斯的團隊運行模擬時,他們假設合併的黑洞正在快速旋轉,結果黑洞快速旋轉所產生的引力波就像彈道一樣。

羅德里格斯說:“如果兩個黑洞在合併時旋轉,它們所形成的黑洞就會向一個特定的方向發射引力波,就像火箭一樣,產生一個新的黑洞,它可以以每秒5000公里的速度噴射出來。速度十分驚人,只需要幾十到100公里每秒的速度,就能逃離其中一個星團。”

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黑洞是由大質量恆星產生的嗎?原來,黑洞竟然也可以產生新的黑洞

在2018年4月10日發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)雜誌上的一項研究中,科學家提出,黑洞很可能會發生反覆合併,從而產生一個巨大的黑洞,這是恆星無法生成的。球狀星團是這些天體一次又一次形成和合並的完美搭檔。

“我們認為這些星團是由成百上千個黑洞組成的,它們在中心迅速下沉,”麻省理工學院(MIT)和卡弗裡天體物理與空間研究所(Kavli Institute for Astrophysics and Space Research)的卡爾·羅德里格斯(Carl Rodriguez)在一份聲明中提到。這些星團基本上是黑洞雙星的加工廠,在那裡,在一個很小的空間區域中存在很多黑洞,兩個黑洞可以合併產生一個更大的黑洞。緊接著,這個新的黑洞就可以找到另一個伴星並再次合併。”

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激光干涉儀引力波天文臺(LIGO)還沒有意識到這些“第二代合併”中的一點是,迄今為止發現的所有合併都是關於恆星質量產生的黑洞(那些可能由單個大質量恆星形成的黑洞)。然而,如果在將來探測到合併事件產生的引力波,涉及到一個50倍於太陽質量的黑洞的時候,就能作為一個有力的證據,表明黑洞確實存在反覆合併,這個結果無疑會令人興奮。

黑洞是由大質量恆星產生的嗎?原來,黑洞竟然也可以產生新的黑洞

羅德里格斯補充道:“如果我們等得足夠久,那麼最終LIGO將看到一些只產生於這些星團本身的東西,因為它的體積比你從一顆恆星所能得到的任何東西都要大。”

大多數星系是球狀星團的家園,在更大的星系中能發現更多的星團。因此,巨大的橢圓星系可能擁有數萬個星團,而銀河系大約有200個,最近的一個距離地球7000光年。這些星系團包含了所有擠在一個小空間裡的古老恆星,所以這些星系團內部的任意黑洞落向中心,並且和其他可能潛伏著的黑洞相互融合的條件已經非常成熟。

黑洞是由大質量恆星產生的嗎?原來,黑洞竟然也可以產生新的黑洞

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黑洞是由大質量恆星產生的嗎?原來,黑洞竟然也可以產生新的黑洞

當羅德里格斯的團隊運行模擬時,他們假設合併的黑洞正在快速旋轉,結果黑洞快速旋轉所產生的引力波就像彈道一樣。

羅德里格斯說:“如果兩個黑洞在合併時旋轉,它們所形成的黑洞就會向一個特定的方向發射引力波,就像火箭一樣,產生一個新的黑洞,它可以以每秒5000公里的速度噴射出來。速度十分驚人,只需要幾十到100公里每秒的速度,就能逃離其中一個星團。”

黑洞是由大質量恆星產生的嗎?原來,黑洞竟然也可以產生新的黑洞

按照這種邏輯,如果合併後的黑洞被拋出星團,它們就不能再產生新的合併了。但是,在分析了LIGO探測到的黑洞的典型自旋後,研究小組發現,黑洞的自旋發生要低得多,這意味著星團釋放它們新合併的黑洞的機率更小。在修正結果後,研究人員發現,近20%的黑洞雙星至少有一個黑洞是在之前的合併中形成的。根據他們的計算,第二代黑洞的質量範圍應該在太陽質量的50到130倍之間。如果沒有合併發生,就不可能有其他方法產生這種質量的黑洞。

因此當下的任務是,由世界上的引力波探測器來尋找由第二代黑洞產生的信號。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. 西西西- howstuffworks

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