重力波事件新見解

隨著重力波觀測近幾年的發展，科學家有了較多樣本對合併事件進行族群分析。最近一份針對激光干涉重力波天文台（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory，縮寫 LIGO）是及室女座干涉儀（VIRGO interferometer）觀測的更多重力波合併事件所整理的重力波瞬變第二星表（Gravitational-Wave Transient Catalog 2，簡稱 GWTC-2）發表，科學家對其中的數據進行統計上的分析，提出以下報告。

1.黑洞的演化及形成
儘管在前十一次事件中，合併前的黑洞質量皆低於四十五倍太陽質量，符合恆星演化理論，但後面幾次事件在合併前出現多個高於四十五倍太陽質量的黑洞。說明我們對於黑洞的形成還有許多可以研究的地方。

2.自旋與軌道角動量不一致
雙生黑洞的自旋與軌道角動量與其形成環境有關，例如它是孤立形成的、或是在較密集的區域如球狀星團中形成。重力波瞬變第二星表中的自旋與軌道角動量關係顯示過去的理論無法給予合適的解釋，仍有發展的空間。

3.合併機率與紅移正相關
如圖所示，單位空間合併率隨紅移增加。這可能符合直覺：遠古的宇宙較擁擠、新生恆星數也更多。但這個相關性和恆星形成率與紅移的關係並不一致，這並不是足夠好的解釋。

重力波瞬變第二星表中足夠的樣本數引領科學家用更宏觀的視角來分析，可能也將引導出許多新科學。

【圖、文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】研究全文刊登在2021年5月19日出版的《天體物理學快報》