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致密星团中黑洞-中子星的并合可能无法释放电磁波

发表时间:2020-05-22 16:16:00  来源:野望文存  浏览:次   【】【】【

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翻译:葛文迪

校对:牧夫校对组

编排:陶邦惠

后台:库特莉亚芙卡 李子琦

原文链接:

https://phys.org/news/2020-05-black-holes-neutron-stars-merge.html


在如图中所示的球状星团NGC3201这类天体稠密的环境中,黑洞-中子星并合无法被观测到,即在融合过程中不释放电磁辐射。

图片来源:欧洲南方天文台(ESO)


海德堡大学天文计算研究所的Manuel Arca Sedda博士在一项电脑仿真的研究中得到了一个新的结论:发生在致密星团中的黑洞与中子星的并合与发生在恒星很少的孤立区域中的十分不同,它们的相关特性对于研究引力波以及引力波源十分重要。这项研究或许能解释天文学家们在2019年观测到的两个大质量天体的融合。目前已发表发表在刊物Communications Physics当中。


大质量恒星死亡时超新星爆发后留下的壳状结构

图片来源:钱德拉X射线天文台


那些质量远远超过太阳的恒星通常以中子星或黑洞的形式结束他们的生命。中子星会发出规律的射线脉冲,因而可以被探测到。例如,在2017年08月,当人们第一次观测到双中子星并合,全球的科学家们都用他们的望远镜观测到了来自此次爆发的光线。而黑洞则通常隐匿起来,因为它们的引力强到连光线也无法逃离,也就无法通过电磁探测器观测了。


双黑洞并合的概念图

图片来源:Victor de Schwanberg


双黑洞的并合可能无法被观测到,但是通过时空中的涟漪——引力波,还是可以“看到”它的。诸如美国的激光干涉引力波观测站(LIGO)之类的探测器,是可以探测到这些引力波的。2015年人类首次探测到了双黑洞并合产生的引力波。但是黑洞并合并非产生引力波的唯一途径,双中子星或黑洞-中子星的并合同样可以产生引力波。根据Arca Sedda博士说,区分这些引力波的不同之处是探测这些并合的重大难题。


黑洞-恒星二元体系与一元中子星之间的相互作用

图片来源:Dissecting the properties of neutron star–black hole mergers originating in dense star clusters


在Arca Sedda博士的研究中,海德堡的研究人员分析了几对黑洞与中子星的并合。他用电脑仿真来详细研究由一个恒星组成的系统与一个致密天体,如黑洞,以及一个用于融合的大质量伴星之间的相互作用。结果显示,这样的三体系统事实上有助于黑洞和中子星在球状星团这样的恒星密集区域发生并合。Arca Sedda解释道“我们可以将这类特殊的并合与孤立区域的并合区别开来。”


黑洞与中子星的融合最早是在2019年08月被引力波观测站观测到的。然而全世界的光学天文台都不能在引力波信号产生的区域找到相应的电磁现象,表明这个黑洞没有摧毁这个中子星而是直接吞并了它。根据Arca Sedda博士说,如果这一点得到证实,那么这可能是首次在天体稠密环境中探测到黑洞-中子星并合。



责任编辑:郭皓存

牧夫新媒体编辑部


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责任编辑:蔡学森