重力波源頭黑洞生前模樣揭秘

畫家筆下雙黑洞系統合併過程
借助重力波訊號,不但能知道發出重力波的黑洞的大小和特徵,還能描繪出這些黑洞生前的模樣。波蘭華沙大學的一隊研究小組根據人類首次探測到的重力波,顯示一個雙黑洞系統從產生到合併的整個過程。該研究有助科學家更好地理解重力波事件和宇宙演化的歷史。

重力波是時空的漣漪,由宇宙中一些最為劇烈的事件產生,如黑洞的合併。2015年9月,美國激光干涉儀重力波天文台檢測到兩個合併中的黑洞產生的重力波。2016年2月,這一訊號得到確認,成為首個人類探測到的重力波。6月16日,宣佈再次探測到重力波。

波蘭華沙大學的克日什托夫·拜爾臣斯基(Krzysztof Piszczek)和他的團隊發表的論文稱,他們利用雙黑洞構造的高精度數值模型得出雙星系統的演化過程,並認為據此能夠預測出雙黑洞合併產生的重力波特性。在這一模型的基礎上,研究人員計算出產生兩個黑洞之前是兩顆巨大的恆星,質量分別是太陽的四十倍和一百倍。它們誕生於宇宙大爆炸後的二十億年,之後坍縮成兩個分別為二十九倍和三十六倍太陽質量的黑洞,繼而合併為一個六十二倍太陽質量的黑洞,並在這個過程中發出引力波GW150914。

研究人員預測,在美國激光干涉儀重力波天文台和其它重力波探測器更新硬件獲得更高的靈敏度後,黑洞合併將成為一種常見事件,預計每年將能探測到一千次。這項研究提供了一個框架,能夠幫助人們更好地理解重力波以及它們的波源。

【圖:互聯網;文:節錄自國家航天局網頁;新聞訊息由林景明提供】研究全文刊登在已經出版的《自然》期刊

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