宇宙引力波广播又发声明,一个黑洞诞生了!

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上面是艺术家对一个新生黑洞的想象图。

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既然有了引力波天文学,科学家就能够研究强烈的灾难性事件,比如两个天体的合并。早期对引力波的观测发现了黑洞的合并,但在2017年8月,科学家观测到了两颗中子星合并产生的引力波。这使他们也能够研究中子星如何产生黑洞。

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长久以来人们认为两颗大的中子星可以合并成一个黑洞。但科学家一直不能完全确定。理论上,只要质量足够大,中子星就会在自身的重量下崩塌。但是中子星质量的上限取决于它的组成,最好的理论认为上限是2.2个太阳质量,但它可能更大。所以当两颗中子星合并时,它们可能会产生一个黑洞,但它们也可能产生一个更大的中子星。

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在2017年,科学家发现两颗中子星发生了合并,合并的中子星的总质量约为2.7倍太阳质量。理论上这足够产生一个黑洞,但有些质量会在碰撞中逃逸。这次特殊的合并创造了伽马射线爆发,释放了大量的能量。因此碰撞后的最终质量是在一个可能形成更大的中子星的数值上限,但仍然超出了科学家构造最好的模型的限制。

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上图是钱德拉x射线天文台

为了确定这次合并是产生中子星还是黑洞,天文学家们利用钱德拉x射线天文台观测到了这颗天体。中子星形成时,它的旋转产生巨大的磁场。这激发了中子星附近的带电粒子,产生了强x射线源。相比之下,黑洞的形成可以加热周围的物质来产生x射线,但当物质冷却时,x射线就会消失。所以强x射线源表示中子星,而弱x射线则表示黑洞。钱德拉观察到合并后x射线的最初上升,但这些与新黑洞冲击波加热的物质是一致的。到目前为止,x射线源还没有增强到中子星预期的水平。

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看起来这次中子星合并产生了一个黑洞。这一切都始于两颗中子星合并产生黑洞时用引力波发布的宇宙级出生公告。