黑洞“踢”過太空的聲音首次令人震驚

后坐力分為兩個(gè)黑洞碰撞現(xiàn)在已使用引力波.

這是有史以來第一次不僅可以捕獲新形成的速度的測量黑洞被推斷在空間上，也跨越方向，為理解提供了一種新的工具黑洞合并。

從 2019 年引力波事件GW190412，天文學(xué)家已經(jīng)確定碰撞的不平衡性以超過每秒 50 公里（31 英里）的速度踢了黑洞。

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“這是天體物理學(xué)中為數(shù)不多的現(xiàn)象之一，我們不僅在探測某些東西，而且我們正在重建數(shù)十億光年外物體的完整 3D 運(yùn)動(dòng)，僅使用時(shí)空中的漣漪，”天體物理學(xué)家?guī)焖顾颉ゅX德拉說賓夕法尼亞州立大學(xué)。

“這是引力波功能的非凡證明?！?/p>

自 10 年以來首次探測引力波和從那時(shí)起、LIGO、Virgo 和 KAGRA 探測器已經(jīng)釣到了上百只黑洞碰撞在宇宙中響起。

引力波就像漣漪在池塘中，如果那個(gè)池塘是時(shí)空的。作為兩個(gè)黑洞它們相互螺旋，相互作用的引力場擾動(dòng)時(shí)空，以光速發(fā)出漣漪。

當(dāng)黑洞碰撞和合并時(shí)，這種舞蹈在一次巨大的引力爆炸中達(dá)到高潮，形成一個(gè)單一的物體。科學(xué)家可以解碼這些漣漪來探測黑洞的特性，包括兩個(gè)碰撞黑洞中每個(gè)黑洞的質(zhì)量和自旋，以及最終合并產(chǎn)物的質(zhì)量。

“黑洞合并可以理解為不同信號(hào)的疊加，就像管弦樂隊(duì)的音樂與許多不同樂器演奏的音樂組合一致一樣?！?a>天體物理學(xué)家胡安·卡爾德隆-布斯蒂略解釋道西班牙圣地亞哥德孔波斯特拉大學(xué)。

“然而，這個(gè)樂團(tuán)很特別：位于它周圍不同位置的觀眾會(huì)錄制不同的樂器組合，這使他們能夠了解自己在樂團(tuán)周圍的確切位置?！?/p>

劇烈的宇宙事件（例如核心坍縮超新星或黑洞合并）最戲劇性的結(jié)果之一是一種被稱為本命踢的現(xiàn)象。如果事件不平衡– 超新星在一側(cè)更強(qiáng)大，或者兩個(gè)黑洞的質(zhì)量非常不均勻——傳遞的能量將不均勻，使新形成的黑洞向一個(gè)方向產(chǎn)生巨大的推動(dòng)力。

回到 2018 年，Calderon-Bustillo 和他的同事設(shè)計(jì)了一種方法，根據(jù)所涉及黑洞的自旋和質(zhì)量，根據(jù)引力波合并數(shù)據(jù)測量黑洞的本命踢。它需要一組當(dāng)時(shí)尚未滿足的特定條件，但沒過多久，正確類型的事件就發(fā)生了。

2019年4月，黑洞碰撞在極不均勻的雙星中的兩個(gè)黑洞之間最終被 LIGO-Virgo 合作檢測到。其中一個(gè)黑洞的質(zhì)量是太陽的 29.7 倍，而另一個(gè)黑洞的質(zhì)量是太陽的三倍多——只有太陽質(zhì)量的 8.4 倍。此外，合并的輕量級意味著比更大規(guī)模的合并更長的信號(hào)，后者提供了大量數(shù)據(jù)。

研究人員使用他們的分析技術(shù)，確定了合并的黑洞從碰撞中噴射出來的角度和速度——速度足以從碰撞中排出球狀星團(tuán)，星系內(nèi)緊密結(jié)合的恒星團(tuán)。

當(dāng)然，我們不知道黑洞是否在球狀星團(tuán)中;合并發(fā)生在 24 億光年之外，我們的儀器分辨率不夠高，無法看到那么遠(yuǎn)的球狀星團(tuán)。但如果是的話，它可能正在消失。

研究人員表示，這項(xiàng)技術(shù)可能是一種強(qiáng)大的新工具探測黑洞合并.

“密集環(huán)境中的黑洞合并會(huì)導(dǎo)致可檢測到的電磁信號(hào)——稱為耀斑——因?yàn)闅堄嗪诙创┻^像活躍星系核一樣的密集環(huán)境，”天體物理學(xué)家 Samson Leong 說香港中文大學(xué)。

“因?yàn)橐叩哪芤姸热Q于后坐力相對于地球的方向，所以測量后坐力將使我們能夠區(qū)分來自雙星黑洞的真正引力波-電磁信號(hào)對和隨機(jī)巧合。”

該研究已發(fā)表在自然天文學(xué).

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