國際合作組織發(fā)布迄今為止最大的引力波事件目錄
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)cnBeta：包括賓夕法尼亞州立大學(xué)研究人員在內(nèi)的一個(gè)國際合作組織發(fā)布了迄今為止最大的引力波事件目錄。引力波是合作作為巨大的天文事件的余震產(chǎn)生的空間時(shí)間漣漪，如兩個(gè)黑洞的組織最碰撞。
通過利用一個(gè)全球探測器網(wǎng)絡(luò)，發(fā)布研究小組確定了35個(gè)引力波事件，迄今這使得自2015年開始探測工作以來觀察到的為止事件總數(shù)達(dá)到90個(gè)。
新的力波引力波事件是在2019年11月至2020年3月期間使用三個(gè)國際探測器觀測的。位于美國路易斯安那州和華盛頓州的事件兩個(gè)高級激光干涉儀引力波天文臺(LIGO)探測器和意大利的Advanced Virgo探測器。來自這三個(gè)探測器的目錄數(shù)據(jù)被來自LIGO科學(xué)合作組織、Virgo合作組織和KAGRA合作組織的國際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)仔細(xì)分析。來自LIGO第三次觀測運(yùn)行后半段的合作新事件目錄在一篇新論文中得到了描述。
賓夕法尼亞州立大學(xué)博士后研究員、組織最LIGO合作組織成員Debnandini Mukherjee說道：“在LIGO和Virgo的發(fā)布第三次觀測運(yùn)行中，我們已經(jīng)開始探測更難以捉摸的迄今引力波事件類型。這包括重質(zhì)量黑洞、為止更極端的質(zhì)量比雙星及以更高的置信度探測到的中子星-黑洞凝聚。我們正處于一個(gè)令人興奮的時(shí)代，這種觀察已經(jīng)開始質(zhì)疑傳統(tǒng)上已知的天體物理學(xué)并開始為更清楚地了解這種天體的形成做出貢獻(xiàn)。”
新的探測結(jié)果
在探測到的35個(gè)事件中，有32個(gè)最有可能是黑洞合并--兩個(gè)黑洞相互旋轉(zhuǎn)并最終結(jié)合在一起，這一事件會發(fā)射出一陣引力波。
參與這些合并的黑洞有一系列的大小，其中質(zhì)量最大的黑洞約是我們太陽質(zhì)量的90倍。由這些合并形成的幾個(gè)黑洞的質(zhì)量超過了太陽的100倍，它們被歸類為中等質(zhì)量黑洞。這標(biāo)志著首次觀察到這種類型的黑洞，而天體物理學(xué)家早就提出了這種理論。
在35個(gè)事件中，有2個(gè)可能是中子星跟黑洞的合并--這是一種更為罕見的事件類型，而且是在LIGO和Virgo的最近一次觀測中首次發(fā)現(xiàn)的。這些新探測到的合并中的一個(gè)似乎顯示了一個(gè)質(zhì)量約為太陽33倍的大質(zhì)量黑洞跟一個(gè)質(zhì)量約為太陽1.17倍的低質(zhì)量中子星相撞。這是迄今為止利用引力波或電磁觀測所探測到的最低質(zhì)量的中子星之一。
黑洞和中子星的質(zhì)量是大質(zhì)量恒星如何生存并最終在超新星爆炸中死亡的關(guān)鍵線索。
賓夕法尼亞州立大學(xué)畢業(yè)生、賓夕法尼亞州立大學(xué)LIGO小組成員Becca Ewing說道：“在這次目錄的最新更新中，我們終于能觀察到黑洞跟中子星的合并，這在以前的任何一次觀測中都沒有發(fā)現(xiàn)。每一次新的觀測運(yùn)行，我們都會發(fā)現(xiàn)具有新的和不同性質(zhì)的信號并擴(kuò)大我們對這些系統(tǒng)的外觀和行為的理解。通過這種方式，我們可以通過每一次新的觀測開始越來越多地改善我們對宇宙的理解。”
最后的引力波事件則來自質(zhì)量約為太陽24倍的黑洞跟質(zhì)量約為太陽2.8倍的極輕黑洞或極重中子星的合并。研究小組推斷它最有可能是一個(gè)黑洞，但不能完全確定。2019年8月，LIGO和Virgo發(fā)現(xiàn)了一個(gè)類似的含糊不清的事件。這個(gè)較輕天體的質(zhì)量令人費(fèi)解，因?yàn)榭茖W(xué)家預(yù)計(jì)，中子星在坍縮形成黑洞之前的最大質(zhì)量約是我們太陽質(zhì)量的2.5倍。然而在電磁觀測中沒有發(fā)現(xiàn)質(zhì)量低于約5個(gè)太陽質(zhì)量的黑洞。這導(dǎo)致科學(xué)家們推斷，在這個(gè)范圍內(nèi)，恒星不會坍縮成黑洞。新的引力波觀測結(jié)果表明，這些理論可能需要被修正。
重要的進(jìn)展
自2015年首次探測到引力波以來，探測到的數(shù)量以迅雷不及掩耳之勢上升。在短短幾年內(nèi)，引力波科學(xué)家從第一次觀察到宇宙結(jié)構(gòu)中的這些振動到現(xiàn)在每個(gè)月都能觀察到許多事件，甚至在同一天有多個(gè)事件。在這第三次觀測期間，引力波探測器達(dá)到了有史以來的最佳性能，這要?dú)w功于為提高這些先驅(qū)性儀器的性能而進(jìn)行的不斷升級和維護(hù)計(jì)劃。
隨著引力波探測率的提高，科學(xué)家們也改進(jìn)了他們的分析技術(shù)從而確保結(jié)果的高度準(zhǔn)確性。不斷增長的觀測目錄將使天體物理學(xué)家能以前所未有的精度研究黑洞和中子星的特性。
在最近這次運(yùn)行中的另一個(gè)重大進(jìn)展中，在最初的引力波探測的幾分鐘內(nèi)，天文學(xué)家向世界各地的其他觀測站和探測器發(fā)出了呼吁。這個(gè)由中微子探測器和電磁觀測站組成的網(wǎng)絡(luò)將注意力集中在波所來自的天空區(qū)域，以此對識別源事件展開嘗試。而產(chǎn)生引力波的宇宙事件還可以產(chǎn)生中微子和電磁輻射，如果被探測到，則可以提供有關(guān)該宇宙事件的額外信息。然而新宣布的引力波都沒有報(bào)告的對應(yīng)物。
賓夕法尼亞州立大學(xué)助理研究員、LIGO合作項(xiàng)目成員Bryce Cousins表示：“跟其他觀測站快速溝通對于檢測對應(yīng)物并為多信使天文學(xué)作出貢獻(xiàn)至關(guān)重要。通過多信號研究一個(gè)宇宙事件，我們不僅可以了解黑洞和中子星的具體屬性，還可以研究更廣泛的天體物理學(xué)領(lǐng)域如恒星演化和宇宙的膨脹。在這次觀測運(yùn)行中建立的警報(bào)系統(tǒng)和觀測站網(wǎng)絡(luò)對于探測我們在未來的觀測運(yùn)行中更好地理解這些主題所需要的對應(yīng)物來說至關(guān)重要。”
在預(yù)計(jì)于明年夏天開始的下一次全面觀測中，日本的KAGRA觀測站也將加入搜索。KAGRA位于一座山的深處，在2020年成功完成了第一次觀測運(yùn)行，但還沒有加入LIGO和Virgo的聯(lián)合觀測。有了更多的探測器，潛在的事件就可以被更準(zhǔn)確地定位。
“KAGRA加入探測器網(wǎng)絡(luò)可以為提高引力波候選源的天空定位區(qū)域做出貢獻(xiàn)，約是2倍，然后這可以有利于對對應(yīng)物的探測，因?yàn)橹涝丛谔炜罩械木_位置對望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測至關(guān)重要，”賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究生和LIGO合作成員Shio Sakon說道，“隨著探測管道的發(fā)展，LIGO和VIRGO的升級以及KAGRA對探測器網(wǎng)絡(luò)的參與，我們預(yù)計(jì)將比以往更頻繁地探測和分析引力波候選事件，而發(fā)出高質(zhì)量的低延遲公共警報(bào)將對多信使天文學(xué)的發(fā)展至關(guān)重要。”

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