物理學家新發現四起黑洞相撞事件

圖為計算機模擬的黑洞相撞情景。

黑洞合併。

　　新浪科技訊 北京時間1月5日消息，據國外媒體報道，物理學家新發現了四起黑洞相撞事件，並探測到了它們向地球發來的引力波，其中包括迄今為止記錄到的規模最大的一次黑洞相撞。

　　如今我們知道，宇宙四處的黑洞會以一定頻率發生碰撞。一般的黑洞相撞已不再是什麼大新聞，如今天文學已經進入了一個新時代，引力波只是我們用來理解宇宙的另一工具而已。隨著觀察到的引力波事件越來越多，科學家也在不斷取得新的進展。LIGO（激光干涉引力波天文台）和Virgo天文台已開始將這些事件進行歸類，從而進一步了解其發生頻率與原因。

　　簡單回顧一下：廣義相對論預測，特定的天文事件可將質量轉化為能量，並釋放出引力波，即以光速傳播的時空漣漪。LIGO天文台有兩座長1英里（約合1.6公里）的探測器，分別位於美國華盛頓州和路易斯安那州。Virgo探測器則位於義大利。這些探測器均利用干涉儀搜尋引力波信號。簡單來說，它們先將一束激光分開，再將激光重新合併在一起，擊中探測器。如果有引力波通過，就會使兩束激光發生干涉。該信號產生的晃動程度比質子直徑還小。

　　總的來說，黑洞相撞之後，便會合併成一個更大的黑洞，並將多餘的質量以能量形式釋放出來，以引力波的形式向外傳播。

　　研究人員對LIGO和Virgo收集的數據進行了篩查，發現在2017年夏季發生了四起新的黑洞相撞事件。這幾起事件創造的黑洞質量最小為太陽的17.8倍，最大高達太陽的80.3倍，距地球最近10.44億光年，最遠89.7億光年。這樣一來，人類已知的黑洞相撞事件已經達到了10次，此外還有一次中子星相撞事件。科學家估計，在每立方秒差距（即一個邊長32億光年的立方體）的宇宙中、每年會發生53起黑洞相撞事件。

　　物理學家通過三次獨立分析，在數據中發現了這幾起相撞事件。另外還有14起可能的黑洞相撞事件，不過只出現在了其中兩次分析中。

　　其中，產生黑洞質量達太陽80.3倍的那次相撞事件尤其有趣。據佛羅里達大學助理教授伊姆雷·巴托斯（Imre Bartos）解釋，科學家們認為恆星坍縮無法產生質量超過太陽45倍的黑洞。此外，這個黑洞似乎在迅速旋轉。也許在此之前，有兩個黑洞先合併成了一個黑洞，後來又與第三個黑洞進行合併。該事件可能發生在一個富含黑洞的環境中。而銀河系中央附近可能就存在這樣的環境。

　　但這種猜測目前仍不足為信。「等LIGO和Virgo觀測到更多黑洞相撞事件，我們就能進一步了解這種『雙重』合併事件的發生頻率，」巴托斯指出，「但這是一種非常令人激動的可能性。」

　　對引力波的進一步觀測將幫助研究人員確定這些事件可能發生的環境，以及黑洞接近彼此的原因。但還有更多問題值得我們一探究竟。這些觀測結果或可幫助科學家尋找軸子等理論粒子。此外，黑洞相撞並不是產生引力波的唯一來源，中子星相撞也可產生引力波。雖然科學家尚未發現新一起中子星相撞事件，但若能多多觀測到這一事件，便可為科學家提供一種判斷宇宙擴張速度的新途徑。

　　可觀測引力波天文學在2015年才正式成為一個新的研究領域，如今正處於令人激動的時機。新探測器不久即將上線，對這些觀察發現展開獨立驗證。有了更多數據，科學家便可了解到更多新信息。LIGO和Virgo天文台將從明年春天起，再次開始收集數據。（葉子）

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