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外媒:黑洞和中子星碰撞合并事件,不產(chǎn)生任何可探測到的光線

相關(guān)文章 來源:集火攻擊時間:2020-05-13 09:39:22字體大小:A-A+

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據(jù)國外媒體報道,迄今為止,天文學家還沒有觀測到黑洞與中子星碰撞事件,一項最新研究表明,這種碰撞事件會釋放大量能量,但出乎意料的是,可能不會產(chǎn)生任何可以探測到的光線。

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這些發(fā)現(xiàn)揭示了黑洞和中子星合并的關(guān)鍵細節(jié)——可探測光線數(shù)量和碰撞天體的質(zhì)量,以及揭示合并的促成因素,例如:促使這些碰撞發(fā)生的動力學。

黑洞和中子星都是超新星災(zāi)難性爆炸的恒星殘骸,超新星的爆發(fā)可使一顆恒星短暫地比星系中所有其他恒星更加明亮,當一顆恒星變成超新星時,其殘骸核心會在自身引力作用下崩塌。如果這個殘骸足夠大,就可能形成一個黑洞,其引力強大到光線都無法逃脫。質(zhì)量較小的恒星內(nèi)核會形成中子星,之所以這樣命名,是因為它的引力非常強,可以將質(zhì)子和電子一起壓碎,形成中子。

到目前為止,科學家已證實黑洞之間以及中子星之間會發(fā)生合并,他們正在期待首次觀測黑洞與中子星的合并,這樣的碰撞事件有助于驗證恒星演化和愛因斯坦廣義相對論,是對太空引力作用的最佳描述。

研究人員有兩種方式見證黑洞和中子星碰撞合并,一是他們可以尋找碰撞發(fā)出的光或者電磁輻射類型,例如:無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽瑪射線,二是他們可以勘測時空漣漪,即所謂的引力波。

目前,科學家已有了一個完整的理論框架,用于解釋雙星系統(tǒng)相對獨立狀態(tài)下形成的中子星和黑洞,它們發(fā)生碰撞合并會是怎樣的情況。之前研究表明,黑洞和中子星合并事件可能在一年時間里10億秒差距范圍內(nèi)發(fā)生100次,10億秒差距相當于347億光年的空間范圍。

然而,當這些死亡恒星被密集的數(shù)百萬顆恒星包圍時,它們之間的相互作用仍有很多不確定因素,該情況可以證明與孤立合并事件有很大的差異。

通過24萬次計算機模擬試驗,模擬了中子星和黑洞在致密星團中的合并事件,重點研究了由中子星和伴星組成的雙星系統(tǒng)與黑洞發(fā)生碰撞,以及黑洞和伴星與一顆中子星發(fā)生碰撞的情景,改變了所有這些天體的質(zhì)量和軌道,以及星團中其他恒星的基本屬性,例如:它們的元素構(gòu)成和速度。

一項不同尋常的發(fā)現(xiàn)是,在稠密的星團中,黑洞和中子星可以合并而不產(chǎn)生任何可探測到的光,盡管合并仍會產(chǎn)生大量引力波。當中子星墜入黑洞,而沒有變成熾熱明亮的碎片時也會發(fā)生該情況,當黑洞的質(zhì)量是太陽的10倍以上——大到足以吞噬中子星的時候,也會發(fā)生以上情況。

致密星團中黑洞與中子星發(fā)生合并事件與孤立合并事件的不同之處在于:它們通常存在質(zhì)量更大的黑洞,其平均質(zhì)量是太陽的20倍以上。相比之下,依據(jù)2018年發(fā)表在《皇家天文學會月刊》的另一項研究顯示,在黑洞與中子星之間的孤立合并中,黑洞質(zhì)量通常是太陽的7倍左右,一般不會超過太陽質(zhì)量的20倍。


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