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24亿光年之外的新消息

作者:苗千

2020-04-29·阅读时长4分钟

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约翰·霍普金斯大学天文学家埃马努埃莱·伯蒂


2015年9月14日是人类科学史上值得被铭记的一天。在这一天,位于美国华盛顿和路易斯安纳的两个激光干涉引力波天文台(LIGO)首次探测到了来自宇宙深处长达0.2秒的引力波信号。这标志着广义相对论的又一次胜利,以及人类宇宙学研究开启了一个崭新的纪元。这次被登记为“GW150914”的宇宙学事件,记载的是在距离地球大约13亿光年的位置,两个质量大约相当于30个太阳质量的黑洞相互合并,释放出了扭曲时空的引力波信号。这些信号最终被地球探测到。

在此后几年里,LIGO和位于意大利比萨附近的Virgo探测器又多次探测到黑洞合并释放的引力波信号,这样的消息开始逐渐变得不再引人关注。一方面,引力波已经从科学假说成为了现实;另一方面,人类探测到的引力波类型大都一致。在2019年之前人类探测到的引力波信号中,除了有一次是来自两个相互合并的中子星,其余都是来自质量相仿黑洞的合并。两个黑洞首先会形成一个双黑洞系统,相互围绕运转,距离越来越近,最终合并成为一个黑洞,并且在合并的过程中释放出频率单一的引力波信号。

人类探测到的这些合并的双黑洞系统的黑洞质量也大多相仿,都在20至40个太阳质量之间。大同小异的引力波信号,难免会让科学家们感到厌倦。根据人们对宇宙的观测,宇宙中黑洞的形态和分布是多种多样的,那么有没有可能探测到不同寻常的引力波信号?

从2019年4月1日开始,科学家们利用LIGO和Virgo探测器进行第三次引力波探测。探测开始仅仅十多天后,一个不同寻常的信号就吸引了他们的注意。这个在4月12日被探测到的信号最初被记为“S190412m”,随后被登记为“GW190412”事件。地球上的三个引力波探测器都探测到了距离地球24亿光年之外,两个质量并不相符的黑洞在合并过程中所释放的引力波信号。也正是因为这种黑洞质量间的不平衡,它们放射出的引力波不同于以往只是单一频率,而是多频率的复杂信号。

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苗千

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