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质量相当于太阳的142倍 科学家发现最古老黑洞

质量相当于太阳的142倍 科学家发现“最古老”黑洞参考消息网9月3日报道 法新社巴黎9月2日发表了题为《科学家发现神秘的“中等质量”黑洞》的报道 ， 相关内容摘编如下：科学家9月2日宣布发现了一个黑洞 ， 这是迄今发现的最古老黑洞 ， 根据人们目前对“怪物”黑洞的理解 ， 这个黑洞根本不该存在 。 “怪物”黑洞的密度非常大 ， 即使光也无法摆脱它们的引力 。由约1500名科学家组成的两个联合团队在两项研究中指出 ， GW190521由另外两个黑洞合并而成 ， 它的质量是太阳的142倍 ， 是迄今发现的第一个“中等质量”黑洞 。研究报告的共同作者、欧洲引力波天文台的天体物理学家斯塔夫罗斯·卡察内瓦斯在一场网上新闻发布会上说：“这一事件是走进黑洞形成这个宇宙过程的一扇大门 。 ”卡察内瓦斯说：“这是一个全新的世界 。 ”一颗垂死的恒星发生坍缩时会形成一个所谓的恒星级黑洞 ， 其大小通常是3到10倍太阳质量 。在包括银河系在内的大多数星系的中心都发现了超大质量黑洞 ， 其质量介于数百万倍至数十亿倍太阳质量之间 。到目前为止 ， 质量是太阳100到1000倍的黑洞从未被发现 。研究报告的共同作者、帕多瓦大学天体物理学家、欧洲“处女座”合作研究团队成员米夏埃拉说：“这是处于该质量范围的黑洞的第一项证据 。 这可能带来黑洞天体物理学的范式转变 。 ”她还说 ， 这一发现支持这样一种观点 ， 即超大质量黑洞可以通过这些中等大小天体的反复合并而形成 。科学家们观测到的是超过70亿年前GW190521由两个质量分别为85倍和65倍太阳质量的更小黑洞碰撞形成时产生的引力波 。 它们碰撞时释放出相当于8倍太阳质量的能量 ， 创造了自大爆炸以来宇宙中最有威力的事件之一 。引力波最早是在2015年9月探测到的 ， 主要研究者两年后因此获得了诺贝尔物理学奖 。 阿尔贝特·爱因斯坦在他的广义相对论中预言了引力波的存在 ， 他的理论认为引力波会以光速在宇宙中传播 。GW190521于2019年5月21日由三台干涉仪探测到 ， 干涉仪可以测量引力波经过地球时比原子核小数千倍的变化 。据目前所知 ， 一颗恒星的引力坍缩不可能形成在60至120倍太阳质量范围内的黑洞 ， 因为以这样的大小 ， 恒星会被伴随坍缩的超新星爆炸彻底摧毁 。不过 ， 导致GW190521形成的两个黑洞都在这一质量范围之内 。马佩利说：“这一事件对目前的黑洞形成模式提出了挑战 。 ”这也表明还有很多情况是人们尚不了解的 。美国激光干涉仪引力波观测台引力波实验项目的天体物理学家卡兰·贾尼说：“这次探测证实 ， 有一片广大的宇宙是我们仍然无法看到的 。 ”他说：“我们在理论和观测上对难以解释的中等质量黑洞的了解非常有限 。 ”但它能够被发现这一事实本身就引人注目 。这两项研究发表在《物理评论快报》周刊和《天体物理学杂志通讯》上 。 （编译/李莎）质量相当于太阳的142倍 科学家发现最古老黑洞
资料图片：两个黑洞即将碰撞的艺术想象图 。 （美国激光干涉仪引力波观测台网站）【延伸阅读】来自黑洞的碰撞？科学家捕捉到巨大引力波参考消息网9月3日报道 据西班牙《国家报》网站9月2日报道 ， 两个相距数千公里的探测器捕获到了同一个对应于有史以来观察到的最强大引力波源的信号 。 正如爱因斯坦在一个多世纪前所预言的那样 ， 宇宙中最猛烈的现象会产生这些时空的涟漪 ， 它们以光速向各个方向传播 ， 就像石头扔进池塘里溅起的涟漪那样 。报道称 ， 上述信号是在2019年5月21日被捕获的 ， 仅持续了1/10秒 。 经过1年多的研究 ， 在美国国家科学基金会的激光干涉引力波天文台（LIGO）探测器和欧洲“处女座”（Virgo）探测器的激光束中产生的这种特征性振动模式 ， 使人们得以重构这一现象的发生方式 。来自19个国家的近2000名科学家利用两个探测器数据展开的两项研究指出 ， 这一巨大的引力波来自两个黑洞的碰撞 。 这一碰撞发生在大约70亿年前 ， 即太阳系和地球形成之前 ， 一个质量是太阳质量85倍的黑洞与另一个质量是太阳66倍的黑洞相撞 。 有趣的是 ， 根据广义相对论定律以及对恒星物理学的了解 ， 这种现象是无法解释的 ， 要么只能改变恒星演化的理论 ， 要么所涉及的黑洞拥有迄今为止不为我们所知的神秘起源 。报道指出 ， 碰撞后 ， 这两个黑洞相互吞噬并形成一个黑洞 ， 质量为太阳质量的142倍 。 其余的物质转化为能量 ， 并向各个方向投射 ， 就像炸弹的冲击波以弯曲时空的光速行进 。 LIGO和Virgo的激光干涉仪就像由激光束制成的渔网那样运作 ， 能够探测到甚至万分之一原子直径的时空振动 ， 就这样 ， 它们在70亿年后捕捉到了迄今为止观察到的最强大引力波发出的微弱信号 。报道称 ， 这可能是自2016年首次发现引力波以来该领域最重要的发现 。 巴伦西亚大学理论物理学家、Virgo探测器合作者托尼·丰特指出：“打个比方来说 ， 到目前为止所有被捕获的黑洞和中子星的碰撞都是‘香草味冰激凌’ ， 几乎所有的物理学家都喜欢它们的口味 ， 因为它们符合预期 。 而新发现的这场碰撞就像是一种非常少有且可能不受大多数人喜爱口味的冰激凌 ， 因为它超出了预期 。 现在我们还没有准备好理解这种现象 ， 我们无法回答它引发的许多问题 。 最有意思的是 ， 这次碰撞的结果是一个142倍太阳质量的黑洞 ， 这是从未观察到过的 ， 目前我们也无法理解 。 ”（编译/韩超）（2020-09-03 19:58:44）【延伸阅读】美媒：“奎宿九之魂”起源困扰黑洞科学家参考消息网7月15日报道 据美国趣味科学网站7月15日报道 ， 距离地球约1000万光年的一个名为“奎宿九之魂”的模糊黯淡星系或许有助于解开一个黑暗谜团：宇宙中那些最大的黑洞来自哪里 。报道称 ， 物理学家们认为黑洞的形成有两种可能性：也许超大质量黑洞是宇宙的古老特征 ， 是大爆炸之后流经太空的炽热物质直接坍塌所形成的天体 。 或者说 ， 它们的形成就跟宇宙中其他所有黑洞一样：是垂死恒星爆炸产生的结果 。科学家们研究了位于“奎宿九之魂”中心的超大质量黑洞（之所以如此命名是因为从地球上看 ， 这个星系就像是奎宿九星附近的一个幽灵） ， 使用一项新技术来确定其质量 。根据智利阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波天线阵（ALMA）提供的数据 ， 研究人员测量了一氧化碳气体向“奎宿九之魂”星系中心的超大质量黑洞旋转靠拢时的速度 。威尔士加的夫大学的天体物理学家蒂莫西·戴维斯说：“就像排泄孔周围的水一样 ， 这种气体在接近黑洞的时候速度会越来越快 。 ”这种旋转是黑洞质量造成的 ， 因此在精确测量的情况下 ， 旋转速度可以告诉研究人员这个黑洞的质量有多大 。 ALMA的图像分辨率为1.5光年（对于这样一个遥远的天体来说 ， 已经是非常精细了） ， 这让研究人员得以评估该黑洞的质量 。 他们发现 ， 这个超大质量黑洞的质量不到太阳的100万倍——以超大质量黑洞的标准来说 ， 还是个婴儿 。 戴维斯说 ， 根据对其诞生以来质量增长情况的估计 ， 这个黑洞诞生之初的质量可能不到太阳的50万倍 。研究人员发现 ， 这并不能证明上述两种有关黑洞起源的说法当中有哪个是正确的 。 但其确实在某种程度上打破了平衡 ， 彻底排除了较极端的直接坍塌理论 。不过 ， 黑洞的起源仍是一个不解之谜 。 现在还有一个问题：其他观察显示 ， 在大爆炸之后不久就有了以当下形态存在的非常大的超大质量黑洞 ， 这推翻了关于黑洞能够以多快的速度增长的假设 。 （编译/杨雪蕾）（2020-07-15 21:35:40）【延伸阅读】科学家发现“质量间隙”中神秘天体 介于中子星与黑洞之间参考消息网6月24日报道 美媒称 ， 数十年来 ， 天文学家一直对介于中子星与黑洞之间的质量间隙感到困惑：最重的中子星不超过太阳质量的2.5倍（或2.5个太阳质量）；已知最轻黑洞大约是5个太阳质量 。 问题是：在这种所谓的质量间隙之中存在的究竟是什么？据美国每日科学网站6月23日报道 ， 大部分大质量恒星死亡时 ， 它们崩塌于自身重力 ， 留下黑洞；而质量较小的恒星死亡时 ， 它们爆炸成超新星 ， 留下高密度的恒星残骸 ， 即中子星 。现在 ， 在美国国家科学基金会的激光干涉引力波天文台与欧洲的室女座探测器的最新研究中 ， 科学家宣布发现了一个2.6个太阳质量的物体 ， 完全处于质量间隙中 。 这个物体是2019年8月14日发现的 ， 当时它与一个相当于23个太阳质量的黑洞合为一体 ， 产生了一束引力波 ， 被地球上的激光干涉引力波天文台和室女座探测器探测到 。 关于此次探测情况的论文发表在今天的《天体物理学杂志通讯》上 。论文作者之一、西北大学教授维基·卡洛格拉说：“我们等了几十年 ， 想解开这个谜团 。 我们不知道这个物体究竟是已知最重的中子星 ， 还是已知最轻的黑洞 ， 但是不论怎样 ， 它都打破了纪录 。 ”另一位作者、威斯康星大学密尔沃基分校教授、激光干涉引力波天文台科研合作发言人帕特里克·布雷迪说：“这将改变科学家对中子星和黑洞的看法 。 质量间隙也许事实上根本不存在 ， 而只是观察能力局限所致 。 时间和未来的观察将说明真相 。 ”研究论文描述的宇宙合并现象最终形成了一个大约相当于太阳质量25倍的黑洞（部分合并质量以引力波的形式转变成了一阵能量） 。 新形成的黑洞距离地球约8亿光年 。 （编译/郑国仪）（2020-06-24 17:26:00）


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