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将利用引力波观测“黑洞交响曲”

2020-09-13 12:38 主页 来源:未知
将利用引力波观测“黑洞交响曲” 


黑洞是宇宙中最迷人的物体之一,但是它们仍然难以捉摸,因为它们的密度非常大,而且引力是非常强,甚至连光也无法逃脱。为了发现隐藏在宇宙中的黑洞,研究人员转向了新兴的研究领域,即引力波天文学。
 
 
 
引力波是大物体运动产生的时空结构中的扭曲或波纹。2015年,天文学家首次使用位于路易斯安那州和华盛顿州的地基激光干涉仪重力波天文台(LIGO)的望远镜检测到了引力波的运动。在这种情况下,涟漪是由两个巨大的,共同运行的黑洞(称为黑洞二进)剧烈碰撞而产生的。
 
一项新的研究旨在使用LIGO和其它观测技术来绘制更完整的黑洞图,特别是那些属于较模糊的黑洞。
 
 
 
IMBHs是介于两者之间的超大质量 -和恒星质量黑洞- -比太阳更大的至少有一百万次小,但比更大了5至50倍我们的太阳的质量。
 
贾尼说:“ IMBH在引力波天文学成立的最初十年中非常特殊。在每一个已知的发射引力波的天体物理源中,我们报道LIGO和LISA(激光干涉仪太空天线)对IMBH的合并最敏感。” “通过这两个实验,我们几乎可以观察到宇宙中所有的IMBH二进位。”
 
但是,天文学家还不能直接检测到这些难以捉摸的中等大小的黑洞。因此,他的方法是研究黑洞发射的引力波的不同频率,以更好地了解IMBH的活动。
 
 
 
贾尼在范德比尔特大学的一份声明中说: “就像交响乐团在一系列频率上发出声音一样,黑洞发出的引力波处在不同的频率上。” “这些频率中的一些具有极高的带宽,而另一些则具有低带宽,我们在下一个重力波天文学时代的目标是捕获这两个频率的多频带观测值。”
 
人们认为,中等质量黑洞是超大质量黑洞生长的种子。例如,小黑洞可能会通过吞噬其它黑洞而增大。在黑洞(也称为吸积盘)周围的下落物质区域中,强大的引力将附近的气体,恒星,尘埃甚至其它黑洞吸入。任何距离太近的物质都有可能被拉过事件视界,超出该点将无法逃脱黑洞的引力。
 
 
 
中等质量黑洞一旦在其附近捕获了另一个黑洞,就会产生一连串的引力辐射。 LIGO可以在这些黑洞碰撞的情况下捕捉到这种辐射。
 
由欧洲和美国航天局共同领导的LISA任务将能够探测和精确测量低频重力波,这对地球探测器来说是一个挑战,因为我们地球的地震运动甚至是经过时的振动汽车。LISA计划于2034年发射,它将成为首个专用的天基重力波探测器。
 
 
 
贾尼说:“通过执行LISA任务,我们的研究发现IMBH的辐射至少可以在致命碰撞发生前的几年内被记录下来。” “实际上,这种辐射是在中等质量黑洞事件视界之外发生的时空变形。与无线电或X射线信号不同,引力辐射在到达我们数十亿光年之前不会丢失信息。”
 
 
 
因此,通过结合来自捕获高频引力波的LIGO探测器和未来的探测器(如LISA任务)的观测值,该探测器将测量低频引力波,研究人员希望填补当前对黑洞理解方面的空白