点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:又是引力波 发现致密双星并合最后一块“拼图”
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

又是引力波 发现致密双星并合最后一块“拼图”

来源:科技日报2021-07-13 10:03

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  遥望苍穹,看似平静,却也激流涌动,“眉目传情、暗送秋波”的现象在天文探测中时有发生。

  6月29日,一篇发表在《天体物理学杂志快报》的论文称,来自美国激光干涉引力波天文台(LIGO)、欧洲室女座引力波天文台(Virgo)和日本引力波天文台(KAGRA)的天文学家接连发现了2例来自黑洞—中子星并合的引力波事件——GW200105和GW200115。

  所谓黑洞—双子星并合,即一个由黑洞和双子星构成的致密双星系统发生的并合事件。

  这是人类首次确认黑洞—中子星并合,至此,科学家通过引力波,找到了3种致密双星并合(双黑洞、双中子星和黑洞—中子星)的最后一块“拼图”。

  科学家是如何确定引力波来源的?引力波还能在哪些领域取得新的突破?带着这些疑问,科技日报记者采访了相关专家。

  姗姗来迟的黑洞—中子星并合

  “对一个天体对象的探测,无非有两种方法:一个是引力,一个是电磁波。”华中科技大学物理学院教授邹远川说。

  早在2015年9月14日,人类首次通过LIGO发现了双黑洞并合产生的引力波,这也是首次探测到引力波,3名科学家因此获得了2017年诺贝尔物理学奖。

  两年后,2017年8月17日,科学家观测到双中子星并合产生的引力波,同时也看到并合后抛出的中子物质间接产生的伽马射线、光学辐射等电磁信号。

  邹远川介绍,至此,在对致密双星并合的探测中,只剩黑洞—中子星并合事件还未被发现。这次LIGO、Virgo和KAGRA的共同探测成果,正好补齐了这最后一块“拼图”。

  “近年来,以LIGO为代表的引力波探测器,灵敏度稳步提升,这是人类发现黑洞—中子星并合事件的关键。”北京师范大学珠海校区引力波与宇宙学实验室特聘研究员朱兴江博士介绍说,相对而言,黑洞—中子星并合或许没有双黑洞、双中子星并合出现的这么“频繁”,想要寻找更多黑洞—中子星并合,我们需要能够看得更远的探测器。

  黑洞—中子星并合为何是最后一个被探测到的?

  邹远川认为,可能有两个主要原因,一是该事件发生概率较低,即便发生了,其信号强度也比较弱,目前被探测到的绝大多数是双黑洞并合,就是因为其质量比中子星大几十倍,产生的信号也更强烈;二是巧合,双中子星并合的理论探测率也不高,目前只看到了两个,先于黑洞—中子星并合被发现,也可能是巧合。

  黑洞—中子星并合如此难以探寻,科学家是否能通过除引力波外的其他手段进行多方面的探测?“原则上,黑洞—中子星并合也会辐射电磁波,但在此次两个并合事件中,还没有探测到任何电磁波信号。”朱兴江说,这可能是因为它们距离地球太远且方位不清,电磁波信号难以被捕捉,抑或是因为黑洞的质量比中子星大很多,中子星或直接被黑洞吞噬,仅造成其附近时空的震颤,没有留下其他任何线索,以供我们进行探测。

  通过质量大小确定并合双方身份

  黑洞—中子星并合的“事发地”距离地球如此遥远,科学家又是通过什么方式确认两例引力波来自黑洞—中子星并合?邹远川说,科学家主要通过两个天体的质量来判断并合事件的类型,引力波的波形中就包含着并合天体的质量信息。

  理论上,中子星的质量上限(奥本海默极限)大致为3倍太阳质量,致密天体的质量超过该质量上限,就可以确定其为黑洞。

  这次探测到的引力波事件GW200105,为约9倍太阳质量和1.9倍太阳质量的致密天体并合产生,GW200115则是约6倍太阳质量和约1.5倍太阳质量的致密天体并合产生。

  两例引力波事件中,质量较大的天体为黑洞,质量较小的则被认为是中子星。为何会有这样的判断?“原则上,两个较小质量的天体也可能是黑洞,但因其质量与中子星一致,且以前并未发现质量如此小的黑洞,所以判断这两例引力波来自黑洞—中子星并合最为合适。”朱兴江介绍。

  目前,地面引力波探测器发现的50余例引力波事件均来自两个致密天体的绕转和并合现象。

  “引力波频率不同,探测手段也不一样。”邹远川说,宇宙中的超新星爆发、中子星或白矮星非对称振动、宇宙深处超大质量双黑洞并合、小黑洞围绕超大质量黑洞的旋进和宇宙早期一些剧烈的物理过程都会产生引力波。

  邹远川介绍,目前,LIGO、Virgo和KAGRA主要探测频率约为十至几千赫兹的引力波。我国“天琴计划”“太极计划”等为空间引力波探测计划,主要探测毫赫兹左右的引力波。此外,更低频的、约1纳赫兹的引力波,主要以脉冲计时阵的方式进行探测。

  “不少引力波的信号特征都与我们日常生活中出现的声音相似。”朱兴江说,引力波随机背景信号类似收音机播放的噪声,旋转中子星的信号则是一个单频的连续信号,超新星爆发的信号可能是一个短暂的爆炸声,两个致密天体绕转的信号或更像鸟叫声,科学家们形象地称之为啁啾信号。

  黑洞—脉冲星系统或将被发现

  邹远川介绍,黑洞—中子星并合有两种情形,若黑洞质量比较大,黑洞将直接吞噬中子星,预期没有电磁辐射,这符合目前观测到的两例引力波事件;若黑洞质量较小,则在潮汐力撕裂并合中子星的时候,其中部分中子物质会被抛射出去,产生核合成及电磁辐射。

  因此,伴有电磁辐射的黑洞—中子星并合事件,是下一个值得期待的探测“新大陆”。

  朱兴江认为:“这次观测成果证实了黑洞—中子星双星系统或在宇宙中广泛存在,银河系内的黑洞—脉冲星系统也许很快将会被发现。”

  在邹远川看来,更长远的突破是地面引力波探测设备的进一步升级,能观测到越来越多宇宙中正在发生的致密双星并合事件,为人类了解恒星,特别是双星的演化提供绝佳手段。

  同时,我国“天琴计划”“太极计划”等实施后,将能观测到宇宙早期超大质量黑洞的并合,为我们理解星系中心黑洞的成长历史提供直接证据。

  “联合探测十分值得期待。”邹远川兴奋地说,把较低频的空间引力波探测和LIGO的探测结合,加上频率接收范围介于二者之间的探测器,可监测致密双星从互相绕转到最终并合的整个历史,还能提前预报并合事件,让传统望远镜提前观测,将引力波和电磁信号进行联合,让人类全面了解中子星和黑洞的本质等。(吴纯新 刘志伟)

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 昌九高铁全线铺轨贯通

  • “中国航天深空探月”VR展在蒙古国开展

独家策划

推荐阅读
记者从农业农村部获悉,截至5月28日17时,各地已收夏粮小麦4897万亩、当日机收面积超过1000万亩,今年全国“三夏”大规模小麦机收全面展开。
2026-05-29 09:11
垦利10-2油田位于渤海南部海域,探明原油地质储量超1亿吨,是渤海湾盆地凹陷带浅层发现的首个亿吨级岩性油田。中国海油天津公司工程技术作业中心相关负责人介绍:“垦利10-2油田钻完井作业面临井型多、层系多、开发方式多等‘三多’难点。
2026-05-29 09:09
早上8时许,四川省南充市高坪区走马镇姜家祠村村民姜萧将孩子送到村委会“农忙托管班”。为解决农忙季小孩看护缺位问题,姜家祠村因地制宜开设季节性公益“农忙托管班”,为村内适龄儿童提供免费集中托管服务。
2026-05-29 09:06
中国卫星导航定位协会近日发布《2026中国北斗时空产业发展白皮书》。所谓“北斗时空产业”,是以北斗卫星导航系统为核心,深度融合遥感地理信息、移动通信等多种技术手段的综合性产业体系。
2026-05-29 09:02
据中国载人航天工程办公室消息,神舟二十一号和神舟二十三号航天员乘组于28日进行交接仪式,两个乘组移交了中国空间站的钥匙。
2026-05-29 08:52
  人工智能(AI)正以前所未有的速度重塑着教育形态。放眼全球,AI与教育深度融合已不是“未来时”,而是汹涌澎湃的“现在进行时”。在这场由硅基智慧引发的教育革命面前,世界各国都在“大显身手”,基于各自特有的文化背景、教育传统与国家发展战略定位,在“AI+教育”的实施路径上展现出“百花齐放”之势。
2026-05-28 02:10
  当前,我国科普阅读需求呈现出高意愿、高黏性、高集中度的特点。调研显示,成人科普图书核心读者以36岁以上成熟群体为主,占比达82%,女性读者占62%,绝大多数为本科学历以上,企业技术人员、教育科研工作者、都市职场人构成消费主力。超过六成读者每周阅读三次以上,近三分之一年均阅读10本以上,阅读稳定性显著高于其他大众图书。
2026-05-28 02:10
站在河北沧州南皮县乌马营镇徐和杨村的航丰家庭农场地头,放眼望去,成方连片的小麦已泛起嫩黄,一派“小满未满,将熟未熟”的景象。
2026-05-28 02:00
中国社会科学院考古研究所(中国历史研究院考古研究所)27日发布最新成果。2025年9月至今,考古研究所已出版考古报告13部,专著、学术资料、科普读物13部,图录、论文集、数据集8部,中英文顶级、权威期刊上的简报、论文30余篇,并积极建设实验室集刊平台。
2026-05-28 02:00
27日0时16分,我国在文昌航天发射场使用长征七号改运载火箭,成功将通信技术试验卫星二十四号发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。
2026-05-28 01:40
在提交毕业论文终稿的最后时刻,辽宁省某高校教育学专业研二学生宋耘(化名)还是选择了求助某“专门降论文AIGC(人工智能生成内容)率”的商家。
2026-05-28 01:40
中国卫星导航定位协会近日发布的《2026中国北斗时空产业发展白皮书》显示,2025年,北斗时空产业总产值达到13323亿元。北斗核心产品持续迭代升级,芯片、模组等基础产品小型化、低功耗、高精度水平不断提升,国内主流手机北斗定位精度持续优化,为产业规模化应用奠定了坚实的技术基础。
2026-05-27 09:36
5月27日0时16分,我国在文昌航天发射场使用长征七号改运载火箭,成功将通信技术试验卫星二十四号发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。
2026-05-27 09:26
“十五五”规划纲要提出,投资于物和投资于人紧密结合。
2026-05-27 03:00
大屏幕上的数字快速跳动。十几轮激烈竞逐后,最终定格在212.4万元,成交!这是日前记者在湖北碳排放权交易中心电子竞价大厅看到的一幕。
2026-05-27 03:10
检测AI率,目的是维护学术研究的严肃性公平性,督促学生遵守学术规范、产出原创成果。然而,在现实操作中,一系列困扰学生乃至老师、学校的问题接连显露。
2026-05-27 02:50
位于北京大兴区的长子营湿地公园,草木葱茏,水面澄澈,鸟鸣声清脆悦耳,勾勒出一幅生机盎然的生态画卷。
2026-05-26 09:24
我国虽然核电铀燃料对外依存度高,但钍资源储量丰富,目前探明钍储量位居世界第二。以钍作核燃料不仅符合我国资源禀赋,甚至可能改变未来全球能源格局。
2026-05-26 09:18
我国已累计发布1750项食品安全标准,涉及2万多个指标,覆盖340多种食品类别,持续完善科学严谨、好用管用的食品安全标准体系。
2026-05-26 09:11
入汛以来,全国平均降水量达110.1毫米,较常年同期偏多18.6%。从空间分布来看,我国南北方均出现降水量较常年同期明显偏多区域。
2026-05-26 09:11
加载更多