天体物理学家探测到第一次黑洞中子星合并 _生活百科

由包括西北大学研究人员在内的一个国际天体物理学家团队发现，两个事件——仅相隔 10 天——标志着有史以来第一次探测到黑洞与中子星合并。这些发现将使研究人员能够得出关于这些稀有双星系统的起源以及它们合并频率的初步结论。

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“引力波使我们能够探测到成对黑洞和成对中子星的碰撞，但黑洞与中子星的混合碰撞一直是致密天体合并家族图景中难以捉摸的缺失部分，”蔡斯说Kimball 是该研究的合著者，西北大学的一名研究生。“完成这张图片对于限制致密物体形成和双星演化的大量天体物理模型至关重要。这些模型的固有特性是它们对黑洞和中子星相互融合的速率的预测。通过这些探测，我们终于有了所有三类紧凑二元合并的合并率。”
该研究将于 6 月 29 日发表在《天体物理学杂志快报》上。该团队包括来自 LIGO Scientific Collaboration (LSC)、Virgo Collaboration 和 Kamioka Gravitational Wave Detector (KAGRA) 项目的研究人员。作为 LSC 成员，Kimball 领导了合并率估计值的计算，以及它们如何符合中子星和黑洞各种形成通道的预测。他还参与了有关这一发现的天体物理学影响的讨论。
【天体物理学家探测到第一次黑洞中子星合并】Kimball 由西北大学 LSC 小组的首席研究员、天体物理学跨学科探索和研究中心 (CIERA) 主任 Vicky Kalogera 以及温伯格艺术学院和天文学院的 Daniel I. Linzer 物理学和天文学杰出教授共同担任顾问。科学;克里斯托弗·贝瑞 (Christopher Berry) 是 LSC 成员、西北大学 CIERA 访客研究委员会教授，同时也是格拉斯哥大学引力研究所的讲师。其他西北大学的合著者包括美国宇航局爱因斯坦博士后研究员和 LSC 成员 Maya Fishbach 。
十天两件大事
该团队于 2020 年 1 月 5 日和 2020 年 1 月 15 日在 LIGO 和 Virgo 探测器第三次观测运行的后半段(称为 O3b)观测到了两个新的引力波事件——称为 GW200105 和 GW200115 。尽管多个天文台进行了多次后续观测，但都没有观测到来自任一事件的光，这与测量的质量和距离一致。
“继 2020 年 6 月宣布的黑洞合并与一个神秘物体(可能是已知最大质量的中子星)的诱人发现之后，正如我们预测的那样，探测到明确识别的混合合并也令人兴奋。数十年来的理论模型，”Kalogera 说。“定量匹配所有三种种群类型的速率限制和特性将是回答起源基本问题的有力方法。”
所有三个大型探测器(LIGO 仪器和 Virgo 仪器)都探测到了 GW200115，它是由一颗 6 倍太阳质量的黑洞与一颗 1.5 倍太阳质量的中子星合并而成，距离地球大约 10 亿光年。通过对地球上三个相距很远的探测器的观测，可以确定波的起源方向是相当于 2,900 颗满月覆盖的天空部分。
就在 10 天前，LIGO 仅使用一个探测器检测到来自 GW200105 的强信号，而另一个暂时离线。当处女座也在观察时，信号在其数据中太安静，处女座无法帮助检测到它。从引力波中，天文学家推断该信号是由一个 9 倍太阳质量的黑洞与一个 1.9 倍太阳质量的致密物体碰撞引起的，他们最终得出结论，这是一颗中子星。这次合并发生在距离地球约 9 亿光年的地方。
由于只有一个探测器的信号很强，天文学家无法准确确定波的起源方向。虽然信号太安静，处女座无法确认它的探测，但它的数据确实有助于将源的潜在位置缩小到整个天空的 17% 左右，这相当于 34,000 个满月覆盖的区域。