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星系碰撞产生引力波:神的指引? [复制链接]

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      星系碰撞后的引力波
      

      
      通过激光干涉引力波天文台,我们发现,遥远宇宙中的黑洞,有时会以突然旋进和碰撞的方式相遇,并释放出地球上可以探测到的引力波。
      

      
      通过模拟两个黑洞合并的图像,并从正面观察,激光干涉引力波天文台宣布,已探测到迄今为止十余起此类黑洞活动。
      
      潜伏者
      

      
      但这些黑洞究竟是如何相遇的呢?一个由克里斯托弗·康塞利斯教授带领的科研团队提供了一幅图片,该图片展示了大部分我们所发现的星系中心黑洞。
      

      
      这些微小星系的合并,最终会导致其中心黑洞的旋进与合并。这也许是激光干涉引力波天文台发现“黑洞-黑洞”碰撞的原因。
      
      可行性测试
      

      
      黑洞质量与宿主星系恒星质量的关系被推广到低质量的星系。(黑色实线;蓝色虚线表示不确定)红线表示激光干涉引力波天文台检测到的黑洞质量。
      

      
      我们已观测到星系质量与其黑洞质量存在关联。由此关联外推至低质量的情况,我们发现超矮星系黑洞的质量可小于一百倍的太阳质量,这与射线干涉引力波天文台(LIGO)所观察到的10-70倍太阳质量的黑洞是一致的。
      
      2.这些超矮星系是否能以足够快的频率合并?
      
      如今星系合并的频率比宇宙早期要低。宇宙学模型显示,现在星系合并的频率并不足以重现LIGO的观测结果。不过在红移量为z~1.5 或更高时,超矮星系合并的频率足以匹配LIGO测算到的引力波事件比率。
      
      3.星系合并后黑洞是否会以足够快的速度碰撞?
      
      根据LIGO观测结果,若星系合并的红移量为z>1.5,则黑洞会坠入合并星系之中,旋近,并在60-80亿年的时间尺度上相撞。这也适用于黑洞被星系中心的大质量星团包围的情况。
      

      
      孔赛里切(Conselice)及其合作者的计算表明,遥远宇宙中正在合并的超矮星系可能可以解释LIGO探测到的黑洞间的合并。
      

      
      在未来,我们可以期待能通过更好地定位引力波事件宿主来验证此理论。如果我们发现所有黑洞碰撞都来自于亮度强,质量大的星系,那么超矮星系合并理论则被证伪。但是如果我们不能发现宿主星系,这可能是因为其为超矮星系,太小太暗,无法被观测到。引力波天文学领域才刚刚成熟,类似此研究的理论工作表明,我们在未来能够学到的东西还有很多。
      

      
      “LIGO/室女座事件源于超矮星系间的黑洞合并” Christopher J. Conselice等, 2020 ApJ890 8. doi:10.3847/1538-4357/ab5dad
      
      相关知识
      
      引力波是时空曲率干扰,是由质量加速运动产生的,他们按光的速度从其源头以波的形式传播。在1905年,Henri Poincaré提议出这个,随后在1916年, Albert Einstein根据广义相对论预言。引力波以辐射的形式传播能量,能量辐射的形式跟电磁波相似。牛顿经典力学里的万有引力定律,不能证明引力波的存在,因为他的定律是在假设物理相互作用是在瞬间作用的(有无限的速度)前提下-说明用经典的物理模式不能解释这种现象与相对论之间的关系。
      

      
      在1993年,Russell A. Hulse 和Joseph H. Taylor, Jr.由于发现和观测到了赫尔斯-泰勒双星脉冲星,被授予诺贝尔物理学奖,也是第一个间接证明了重力波的存在。
      
      参考资料
      
      1.Wikipedia百科全书
      
      2.天文学名词
      
      3.Susanna Kohler-卿酒酒,歪菓有仁 °,Gwendolyn S. Lestrange
      
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