LIGO探測到第三次引力波 怎麼又來自雙黑洞？

6月1日，激光干涉引力波天文台（LIGO）科學家團隊在《物理評論快報》上刊發文章稱，他們第三次探測到了引力波事件（GW170104），LIGO合作組織也通過官網詳細介紹了此次引力波探測的相關情況。

GW170104形成的黑洞質量相當於太陽的49倍。圖片來自LIGO官網

據美國LIGO官網介紹，GW170104是來自遙遠的30億光年以外的兩個恆星級黑洞併合。這個併合事件形成的黑洞質量相當於太陽的49倍，正好介於LIGO探測到的前兩例併合事件的黑洞質量之間。

還記得前兩次引力波事件嗎？

如果大家還有印象，前兩次引力波事件也來自於兩個黑洞合并。

2016年2月11日，LIGO召開發現引力波的新聞發布會。據相關負責人介紹稱，2015年9月14日北京時間17:50:45分，激光干涉引力波觀測平台的兩個探測器同時觀測到一個引力波瞬時事件，來自兩個分別為29倍太陽質量與36倍太陽質量的黑洞，合并成一個62倍太陽質量的黑洞，並損失了3個太陽質量，稱為GW150914，距離地球約為13億光年。這是人類首次證實存在恆星級雙黑洞系統，也是人類首次直接探測到引力波。

2016年6月15日，LIGO科學家宣布第二次探測到了引力波事件。這次引力波發生在北京時間2015年12月26日11時38分35秒，也是來自雙黑洞合并。信號來自大約14億光年外，22倍太陽質量的雙黑洞合并後，大約0.9個太陽質量轉化為引力波能量。

上圖為恆星量級黑洞家族，其中，紫色代表利用X射線天文觀測推算出的黑洞質量，藍色則代表LIGO通過引力波觀測估計的黑洞質量。圖片來自LIGO官網

所有引力波都來自黑洞合并？

並非所有人類能夠探測到的引力波都來自沒有任何其它輻射的黑洞合并。雙中子星合并、中子星與黑洞合并，以及超新星爆發等等，都會在產生引力波的同時產生電磁輻射。

LIGO實驗室負責人、加州理工學院教授戴維·萊茲稱，第三次探測到黑洞併合造成的引力波，表明LIGO已成為一個用於揭示宇宙秘密的強大工具。他表示，除探測黑洞併合事件外，科學家們還希望通過LIGO儘快觀測到其他類型的天體物理事件，例如兩個中子星的暴力碰撞。

產生GW170104引力波的雙黑洞併合藝術畫。圖片來自LIGO官網

關於黑洞旋轉方向有新發現

另外，LIGO第三次探測到引力波提供了關於黑洞旋轉方向的新發現——這兩個黑洞有著不同甚至相反的自旋方向。

在雙黑洞系統中，兩個黑洞在彼此環繞的同時，也會自旋：可能會與軌道運動方向一致旋轉，此種情況被稱為對齊自旋；也可能與軌道運動方向相反旋轉；甚至會傾斜遠離軌道平面。通常認為，一對雙星如果是同時形成的，那麼它們就應該符合平行自旋的特點。而黑洞的自旋方向會從其前身恆星那兒繼承下來，也就是說原來的大質量恆星是往哪個方向旋轉，它死亡後形成的黑洞也是往哪個方向旋轉。

引力波的這項發現對星團的演化模型也有著非常重要的意義。美國賓夕法尼亞州立大學天體物理學教授班加羅爾·西切帕卡什稱，這是第一次有證據表明雙黑洞系統中的兩個黑洞可能不一致，雙黑洞處於不對齊自旋狀態，暗示其可能形成於密集的星團中。

夜空下的西藏阿里天文台。圖片來自中國西藏新聞網

引力波研究熱潮來臨

目前，美國和歐洲的引力波天文台正主導著引力波的觀測工作，隨著LIGO探測的推進，中國的引力波研究也隨之進入了一股前所未有的熱潮。在理論研究的同時，中國也在積極推動直接探測引力波的望遠鏡項目。

目前，太極計劃和天琴計劃這兩個空間項目正各自推進，將於地面探測原初引力波的阿里計劃已通過立項，並開始建設。此外，中國還準備利用剛剛建好的500米射電望遠鏡（FAST）和正在建設的平方公里陣（SKA），以脈衝星計時陣的方式探測引力波。（趙清建 資料來源：LIGO官網、NASA、科技日報、中國科普博覽等）

[責任編輯:畢孝斌]

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