2024-06-21
开云引力波源二重唱，黑洞相伴不单调—新闻—科学网
宇宙中存于年夜巨细小的黑洞，有的会相互环绕纠缠、碰撞，上演 年夜鱼吃小鱼 的戏码。引力波的孕育发生也与此有关，人类迄今探测到的引力波源头，年夜可能是两个恒星级黑洞发生并合酿成的。 以往的研究指出，可以或许发生碰撞、并辐射出引力波的波源，每每是两个黑洞于跳 双人舞 。而两名青年天文学家的最新研究显示，引力波源也可能由 一年夜二小 三个黑洞构成。 本年9月，北京年夜学物理学院天文系助理传授陈弦以及中科院上海天文台研究员韩文标于天然子刊《通信物理》上揭晓了他们的研究结果。论文经由过程计较以及模仿，阐释了一种可以或许同时辐射出凹凸两种频次的引力波源。 一山容二虎 以太阳品质为权衡尺度，宇宙中的年夜黑洞可达数百万太阳品质，被称为超年夜品质黑洞。小黑洞品质可达数十个太阳，被称为恒星级黑洞。 小黑洞缭绕年夜黑洞扭转，就会辐射万分之一到百分之一赫兹的低频引力波。于天体物理学中，如许的组合被称为极度品质比旋进体系（extreme-mass-ratio inspiral，简称EMRI）。 韩文标告诉《中国科学报》记者，年夜黑洞与小黑洞结成对于子，还要履历一个捕捉历程。 有的小黑洞不太幸运，可能被宇宙中其他的黑洞 踢了一脚 ，正好被撞到超年夜黑洞的捕捉区域里。如许一年夜一小两个黑洞就 跳起了舞 ，并辐射引力波。跟着引力波的辐射，它们之间的间隔愈来愈近，直到小黑洞被年夜黑洞吞噬，这个历程很漫长，可能要几百万年以至上亿年。 韩文标说。 于陈弦与韩文标的研究模子中，这类 不太幸运 的小黑洞可能有两个，并且这两个小黑洞很早就已经经被引力束厄局促、绕转。 两个小黑洞作为一个总体，与超年夜品质黑洞一路，跳起了 三人舞 ，造成了极度品质比旋进双星体系（binary extreme-mass-ratio inspiral，简称b-EMRI）， 以往的研究以为，两个恒星级黑洞要末被年夜黑洞的潮汐作力拆散，要末于很早的时辰就发生并合，很难于超年夜品质黑洞的捕捉规模内永劫间共生。 但两位研究者经由过程数值模仿阐发发明， 一山 仍有可能容下 二虎 。两个小黑洞作为一个互相吸引的总体，有可能于年夜黑洞的捕捉规模内存活相称长的一段时间。 异曲同工 以往研究以为，小黑洞缭绕年夜黑洞造成的引力波源，只会辐射出毫赫兹频次的引力波。但于b-EMRI体系中，工作没这么简朴。 韩文标暗示，恒星级双黑洞绕转超年夜黑洞，辐射的是千分之一赫兹的低频引力波。当双黑洞绕到年夜黑洞四周，受潮汐力影响会发生并合，从而辐射出几十到数百赫兹的高频引力波。 也就是说统一个引力波源既能辐射低频引力波，也能辐射高频引力波。就像二重奏，有高以及低两个声部。 陈弦打了个比喻。 与其说 看 ，咱们探测引力波更像是用耳朵听声音。由于丈量的是震惊幅度，看时空扭曲的有多厉害 ，陈弦暗示。 是以，若能确定空间探测器辨认到的低频引力波，与地面探测器辨认到的高频引力波同时来自统一个位置，就能找到b-EMRI。 陈弦暗示，现有技能前提下，人们哄骗地面探测器辨认到的高频引力波旌旗灯号，实在是恒星级黑洞于归并的末了阶段时发出的，是以连续时间很是短暂。 可能只要一秒以至十分之一秒 ，他说。 而对于黑洞并合以前的，连续时间长、频次较低的引力波，现有的探测装备还没法辨认到。也就是说，今朝咱们还没法真正听到来自遥远宇宙的引力波 二重奏 。 再上新台阶 但想听引力波 合唱 并不是高不可攀。除了了今朝已经经不雅测到引力波的地面探测器LIGO、Virgo外，规划在2034年摆布发射的空间探测器LISA，和中国正于规划的 太极 、 天琴 等空间探测工程可以或许更好地解除地面震惊噪声的滋扰，于将来探测到宇宙中的低频引力波。 事实上，于空间引力波探测器真正投入使用以前，就有不少科学家对于b-EMRI体系很感乐趣。 本年4月的LISA科学年夜会上，来自英国伯明翰年夜学、LISA天体物理组����APP卖力人Alberto Sesana于科学高光陈诉中会商了b-EMRI。5月尾的中国物理学会引力与相对于论天体物理分会上，中科院 空间太极规划 陈诉者罗子人于特邀陈诉中也暗示了对于b-EMRI体系的存眷。 两位论文作者还暗示，若能真的探测到b-EMRI体系辐射出的两种频次的引力波，会带来富厚的物理以及天文学信息，好比对于引力波天体物理参数的丈量会更切确。 除了了研究星系动力学外，还可以对于黑洞并合后的引力反冲征象做进一步研究。引力反冲速率、引力波携带的动量和黑洞并合酿成的品质丧失等均可以被切确丈量。 
图说：b-EMRI体系运转的三个阶段：1.两个恒星级黑洞进入超年夜品质黑洞的捕捉规模；2.受引力波影响，恒星级双黑洞的运转轨道逐渐圆化；3.超年夜品质黑洞对于恒星级黑洞的 节制力 加强，使其并归并发出高频引力波（图片来历：Co妹妹unications Physics）。 相干论文信息： http://www.nature.com/articles/s42005-018-0053-0 /开云
图说：b-EMRI体系运转的三个阶段：1.两个恒星级黑洞进入超年夜品质黑洞的捕捉规模；2.受引力波影响，恒星级双黑洞的运转轨道逐渐圆化；3.超年夜品质黑洞对于恒星级黑洞的 节制力 加强，使其并归并发出高频引力波（图片来历：Co妹妹unications Physics）。 相干论文信息： http://www.nature.com/articles/s42005-018-0053-0 /开云
