理论上重力波有三大主要来源:双黑洞并合、双中子星并合、黑洞与中子星并合。我们至今已发现不少双黑洞与双中子星并合事件,然而黑洞与中子星并合之重力波迟迟未现身,现在,LIGO 和 Virgo 很可能终于发现最后一种重力波来源,可能性大于 99%。
让我们回忆一下,2015 年 9 月 14 日,人类首度侦测到爱因斯坦在广义相对论中预言的重力波(2016 年 2 月 11 日才宣布),该事件命名为“GW150914”,源自于双黑洞合并。在此之前,科学界已经搜寻重力波逾 50 年未果。
2017 年 8 月 17 日,人类首度侦测到由双中子星合并产生之重力波,该事件命名为“GW170817”,同时这次事件证实了元素周期表中重金属(如金、铂)的来源、宇宙伽玛射线暴的起源,以及千新星(kilonova)的起源。
今年 4 月 26日,LIGO-Virgo 探测器首次怀疑找到黑洞与中子星合并的重力波,来自 12 亿光年外,该事件命名为“S190426c”,可惜这道重力波讯号太弱,有多微弱呢?当时的研究人员描述,好比你在嘈杂背景音中听到了一句话,你要想办法辨别出那句话的每一个字、甚至辨别出是谁讲出那句话一样困难。
科学家最终无法确认“S190426c”讯号的来源。
新的黑洞─中子星碰撞重力波讯号
现在,美东时间 2019 年 8 月 14 日下午 5 时 10 分 39 秒,LIGO-Virgo 探测器再度发现了可能是黑洞吞并中子星产生的重力波讯号,命名“S190814bv”,距离我们 9 亿光年。
为了弄清楚合并的物体对象是谁,天文学家可透过分析重力波数据估计出碰撞物体的质量,如果两个相撞的物体质量介于太阳质量 1~3 倍,那么它们可能是中子星;如果 2 个碰撞物体的质量都超过太阳质量 5 倍,则可能是 2 个黑洞。
而在“S190814bv”讯号中,研究团队分析出较大物体的质量大于太阳 5 倍,而较小物体的质量小于太阳 3 倍,结果为黑洞-中子星并合的可能性大于 99%;此外,和“S190426c”相比,这次的检测结果非常清楚,不太可能是误报。
不过研究团队目前还在进一步确认这 2 个物体的尺寸,毕竟最后也可能出现一种超乎意料的奇怪配对:两个都是黑洞,但较少的物体是前所未见的迷你黑洞。该事件将能告诉我们,中子星的最大质量是多少?黑洞的最小质量是多少?此前,科学家从未在重力波波源忠发现小于太阳质量 5 倍的黑洞、或大于太阳质量 2.5 倍的中子星。
中子星和黑洞都是衍生自死星的产物,如果 8 月 14 日讯号成功证实,我们将能看到中子星被黑洞吞噬的悲惨结局,宇宙为之颤抖,前段时间,不少世界各地和太空轨道上的仪器都暂停原定作业,加入重力波起源追查,希望能尽早公布结果。
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(首图来源:Carl Knox, OzGrav/澳洲国立大学)
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