龙源国际在线客服9月14日报道,科学家发现了不可能存在的黑洞!”这几天,相关论题在网上引起了广泛热议。

  9月3日,据国外新闻新闻新闻媒体报道,美国激光干与引力波地舆台(LIGO)与坐落意大利的室女座引力波地舆台(Virgo)携手勘探到了一个约为142倍太阳质量的中等质量黑洞,这也是科学家初度勘探到中等质量黑洞。据悉,该黑洞由两个质量约为85倍太阳质量和65倍太阳质量的黑洞并合而来,其丢掉的相等8倍太阳质量的能量以引力波的方法在世界中分散开来,引领着咱们发现了这一“不可能存在的黑洞”。

  “近几年,科学家已不止一次经过引力波勘探发现双黑洞体系。此次中等质量黑洞被发现,有助于地舆学家破译超大质量黑洞成因,使黑洞研讨更具体系性。”中国科学院国家地舆台研讨员、中国科学院大学教授苟利军在承受科技日报记者正常采访时标明。

  曾有屡次发现均未得到进一步证明

  1916年,德国科学家卡尔·史瓦西求得广义相对论爱因斯坦场方程的一个准确解,为黑洞的存在奠定了坚实的理论基础——任何物体只需被压缩到某个临界半径,就会坍缩成奇点,极点误解周围时空,构成强健引力场,在必定规划内,连光也无法逃脱。

  时至今日,科学家现已发现了不少黑洞,依据质量的不同可将其分为三大类:质量为数倍到100倍太阳质量之间的恒星级黑洞,质量为一百万至数十亿倍太阳质量的超大质量黑洞,以及介于二者之间的中等质量黑洞。

  学界的一种观念是,超大质量黑洞由质量更小的黑洞逐渐并合演化而成。若这个演化进程是个接连的进程,那么理论上中等质量黑洞就应该是其间的中心情况。

  “2012年,曾有地舆学家运用坐落澳大利亚的射电望远镜观测到了超级火热气体的迸发,以为该迸发由一颗中等质量黑洞宣告;2015年,有地舆学家声称对NGC 2276星系进行观测时发现了一个中等质量黑洞……很迷惘,不少这类发现均未得到进一步证明。”苟利军介绍道,黑洞的勘探需求等候合适的时机,比方要在它产生比较亮堂的电磁辐射或有较大喷流的时分才调勘探到。

  “现在人类勘探到的黑洞仅仅世界中许多黑洞的冰山一角。理论上,仅在银河系中就有上亿个恒星级黑洞,但直到现在真实得到招认的只需数十个。”苟利军说。

  苟利军阐明说,黑洞本身不产生电磁波,因此无法直接被勘探到。现在勘探黑洞只能经过黑洞周围的一些辐射现象,比方间隔黑洞较远的气体在靠近黑洞的进程中与黑洞相互冲突,会产生较强的辐射,咱们就可经过电磁勘探方法来直接地勘探到黑洞。

  破译70多亿年前的引力波信号

  引力波又被称为时空的涟漪,是由于时空受引力扰动后,这种扰动会像水波相同向外以光速传达。引力波带来的作用之一便是使两点间的间隔有规则地振动。

  “经过准确丈量地球上两点间间隔的改动,LIGO就能勘探到引力波。”苟利军阐明道,由于双黑洞体系一般不会产生引力波之外的其他任何信号,所以引力波是现在勘探双黑洞体系的仅有利器。

  世界中的引力波别离可以究竟靠地基的引力波地舆台、空间的引力波激光干与天线、脉冲星计时阵和世界微波布景辐射的极化等勘探到。精准勘探引力波可帮助提示黑洞、中子星等引力波源的构成演化。

  “本次发现中等质量黑洞的LIGO与VIRGO均是地基激光干与仪引力波勘探器。”苟利军说,激光从勘探器中心宣告后会一分为二,沿着两条几公里长的等长干与臂,被反射屡次后又会从头聚到一同相互干与,干与后信号的强弱可以被光子勘探器观测到。当来自世界深处某一波源的引力波信号跨过时空抵达地球,经过干与仪时两条干与臂的臂长会产生细小但并不相同的改动,导致干与后的信号强弱会随时刻的改动而改动。经过丈量这个改动就可以捕捉到引力波信号的波形和大致的方向。

  “中等质量黑洞的发现,很大程度上取决于对引力波的寻觅破译。引力波辐射分为高频、中频、低频、甚低频和极低频5个不同的波段,波长规划可从数千公里直至世界标准。研讨人员需求依据勘探作用中破译的少数信息来树立假定。”苟利军说。

  在此次研讨中,研讨人员在2019年5月21日勘探到引力波信号GW190521,信号持续时刻不到0.1秒。他们经过拟合引力波形,推算出它是70多亿年前两个黑洞并合产生。

  苟利军标明,信任在未来,地基引力波地舆台会勘探到成百上千的双黑洞、双中子星等并合引力波作业,帮助咱们对这些天体和体系构成演化有更深化的了解。

  可能是由更小黑洞并合而来

  长期以来,中等质量黑洞被科学界视作超大质量黑洞的“种子”,其存在一向缺少地舆观测的妥当依据,但又具有重要的理论含义。

  2019年11月,我国科研团队发现了一个70倍太阳质量的恒星级黑洞,并供给了一种运用郭守敬望远镜(LAMOST)巡天优势寻觅黑洞的新方法。这个恒星级黑洞远超理论预言的质量上限,推翻了人们以往对恒星级黑洞构成的认知。

  值得注意的是,此次发现的中等质量黑洞也因“质量过重”遭到部分科学家置疑,他们都以为其间一个或两个黑洞并非像大多数恒星质量黑洞那样由恒星坍缩构成。

  “依据现有理论,坍缩恒星应该不能构成质量约为65倍—120倍太阳质量的黑洞,这个规划被称为‘对不稳定质量空缺’。”苟利军标明。对此,国外研讨人员提出了分级并合的可能性,即产生并合的两个黑洞之前均由更小的黑洞并合而成。

  依据LIGO团队的研讨,中等质量黑洞可能是由质量较小的黑洞并合构成,如果能发现更多正在并合的中等质量黑洞,或许能处理关于超大质量黑洞的一个疑团,即它们的来历。

  大多存在于星系中心的超大质量黑洞,其来历对科学家来说仍然迷雾重重。学界已有的理论以为仅含氢、氦两种元素的气体云活络缩短构成了超大质量黑洞。但是该理论仅能阐明部分在前期世界中的超大质量黑洞来历,却很难阐明现在观测发现的超大质量黑洞数量为何多于预期这一问题。

  据了解,虽然地舆学家对引力波信号引力波信号GW190521的发现和中等质量黑洞存在的可能性感到振奋,但天体物理学家也并不清扫此次发现有其他可能性来历。

  “无须置疑的是,就研讨含义而言,本次发现至少供给了中等质量黑洞经过并合构成的一个依据。越了解中等质量黑洞,关于探析超大质量黑洞的构成甚至衍生出更多相关学说就越有裨益。当然,这一切都需求更多观测数据来逐渐结束。”苟利军标明。