科學(xué)家9月2日宣布發(fā)現(xiàn)了一個(gè)黑洞，這是迄今發(fā)現(xiàn)的最古老黑洞，根據(jù)人們目前對(duì)“怪物”黑洞的理解，這個(gè)黑洞根本不該存在。“怪物”黑洞的密度非常大，即使光也無(wú)法擺脫它們的引力。
由約1500名科學(xué)家組成的兩個(gè)聯(lián)合團(tuán)隊(duì)在兩項(xiàng)研究中指出，GW190521由另外兩個(gè)黑洞合并而成，它的質(zhì)量是太陽(yáng)的142倍，是迄今發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)“中等質(zhì)量”黑洞。
研究報(bào)告的共同作者、歐洲引力波天文臺(tái)的天體物理學(xué)家斯塔夫羅斯·卡察內(nèi)瓦斯在一場(chǎng)網(wǎng)上新聞發(fā)布會(huì)上說(shuō)：“這一事件是走進(jìn)黑洞形成這個(gè)宇宙過(guò)程的一扇大門。”
卡察內(nèi)瓦斯說(shuō)：“這是一個(gè)全新的世界。”
一顆垂死的恒星發(fā)生坍縮時(shí)會(huì)形成一個(gè)所謂的恒星級(jí)黑洞，其大小通常是3到10倍太陽(yáng)質(zhì)量。
在包括銀河系在內(nèi)的大多數(shù)星系的中心都發(fā)現(xiàn)了超大質(zhì)量黑洞，其質(zhì)量介于數(shù)百萬(wàn)倍至數(shù)十億倍太陽(yáng)質(zhì)量之間。
到目前為止，質(zhì)量是太陽(yáng)100到1000倍的黑洞從未被發(fā)現(xiàn)。
研究報(bào)告的共同作者、帕多瓦大學(xué)天體物理學(xué)家、歐洲“處女座”合作研究團(tuán)隊(duì)成員米夏埃拉說(shuō)：“這是處于該質(zhì)量范圍的黑洞的第一項(xiàng)證據(jù)。這可能帶來(lái)黑洞天體物理學(xué)的范式轉(zhuǎn)變。”
她還說(shuō)，這一發(fā)現(xiàn)支持這樣一種觀點(diǎn)，即超大質(zhì)量黑洞可以通過(guò)這些中等大小天體的反復(fù)合并而形成。
科學(xué)家們觀測(cè)到的是超過(guò)70億年前GW190521由兩個(gè)質(zhì)量分別為85倍和65倍太陽(yáng)質(zhì)量的更小黑洞碰撞形成時(shí)產(chǎn)生的引力波。它們碰撞時(shí)釋放出相當(dāng)于8倍太陽(yáng)質(zhì)量的能量，創(chuàng)造了自大爆炸以來(lái)宇宙中最有威力的事件之一。
引力波最早是在2015年9月探測(cè)到的，主要研究者兩年后因此獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。阿爾貝特·愛(ài)因斯坦在他的廣義相對(duì)論中預(yù)言了引力波的存在，他的理論認(rèn)為引力波會(huì)以光速在宇宙中傳播。
GW190521于2019年5月21日由三臺(tái)干涉儀探測(cè)到，干涉儀可以測(cè)量引力波經(jīng)過(guò)地球時(shí)比原子核小數(shù)千倍的變化。
據(jù)目前所知，一顆恒星的引力坍縮不可能形成在60至120倍太陽(yáng)質(zhì)量范圍內(nèi)的黑洞，因?yàn)橐赃@樣的大小，恒星會(huì)被伴隨坍縮的超新星爆炸徹底摧毀。
不過(guò)，導(dǎo)致GW190521形成的兩個(gè)黑洞都在這一質(zhì)量范圍之內(nèi)。
馬佩利說(shuō)：“這一事件對(duì)目前的黑洞形成模式提出了挑戰(zhàn)。”
這也表明還有很多情況是人們尚不了解的。
美國(guó)激光干涉儀引力波觀測(cè)臺(tái)引力波實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的天體物理學(xué)家卡蘭·賈尼說(shuō)：“這次探測(cè)證實(shí)，有一片廣大的宇宙是我們?nèi)匀粺o(wú)法看到的。”
他說(shuō)：“我們?cè)诶碚摵陀^測(cè)上對(duì)難以解釋的中等質(zhì)量黑洞的了解非常有限。”
但它能夠被發(fā)現(xiàn)這一事實(shí)本身就引人注目。
這兩項(xiàng)研究發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》周刊和《天體物理學(xué)雜志通訊》上。
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