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黑洞和中子星碰撞时的后果?结果超乎科学家的想象!

时间:2020-03-10 10:44:31 作者: 来源:51区未解之谜网 手机阅读

到目前为止,科学家们已经见证了黑洞与其他黑洞的融合,以及中子星与其他中子星的融合现在天文学家正在等待黑洞和中子星合并的第一次探测——这样的碰撞可能会产生恒星演化和爱因斯坦广义相对论的证据,这是迄今为止对重力如何工作的最好观察。然而,天文学家还没有观察到黑洞和中子星之间的碰撞,但是一项新的研究发现,他们预测这种碰撞会释放大量的能量,但是出乎意料的是,它可能不会产生任何可探测的光。

这些发现揭示了黑洞和中子星合并的关键细节,例如可以探测到的光量和碰撞物体的质量,以及如何揭示合并背后的促成因素,例如驱动这些碰撞的动力学。

黑洞和中子星

我们知道,黑洞和中子星都是从被称为超新星的恒星的身体或碎片中诞生的,这可以使一颗恒星瞬间或暂时超越其星系中所有其他恒星的光。当一颗恒星变成超新星时,其碎片的核心会在自身重力的作用下坍塌。如果碎片足够大,它可能会形成一个引力非常强的黑洞,甚至光也无法逃脱。较小的核心形成一颗中子星,之所以如此命名,是因为它的重力足以将质子和电子挤压在一起形成中子。研究人员在

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提出了两种方法来见证这些巨大的合并。他们可以寻找碰撞发出的光或电磁辐射的类型,包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、x光和伽玛射线。或者他们可以尝试探测时空结构中的波纹,即所谓的引力波。

目前,科学家们有一个坚实的理论框架来解释如果中子星和黑洞是由双星(一对轨道双星)在相对孤立的状态下形成的,它们会是什么样子。科学界通过模拟创造了这个惊人的场景。

德国海德堡大学的天体物理学家曼纽尔·阿卡·萨达解释道:“这两颗恒星可以通过各自的进化阶段相互影响。”例如,共享一个共同的气团将物质从一颗恒星转移到另一颗恒星,并增加或减少它们之间的距离。先前的研究表明,黑洞和中子星之间的合并每年可能发生100次,相当于347亿光年的体积

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然而,当这些死星被数百万颗恒星包围时,它们相互作用的方式仍有许多不确定性。现在,萨达发现这种情况可以证明是非常不同于孤立的合并。

模拟研究:可能的真相

为此,sada进行了240,000次计算机模拟,主要是模拟致密星团中中子星和黑洞的行为他重点研究了由中子星和伴星组成的双星遇到黑洞的情况,以及黑洞和伴星与中子星碰撞的情况。他改变了所有这些天体的质量和轨道,以及星团中其他恒星的基本属性,如元素组成和速度。结果一个不寻常的发现是,在稠密的星团中,黑洞和中子星可以合并而不产生任何可探测的光,尽管合并仍然会产生大量的引力波。当一颗中子星落入黑洞而没有变成又热又亮的碎片时,就会发生这种情况。当黑洞的质量超过太阳的10倍,甚至大到足以吞噬中子星时,这很容易发生。

但是在这些密集的星系团中,合并和孤立合并的另一个区别是,它们通常有比最小值更重的黑洞,这些黑洞的平均质量是太阳的20多倍。相比之下,根据2018年发表在皇家天文学会月刊上的另一项研究,在黑洞和中子星的孤立合并中,黑洞的质量通常是太阳的7倍,一般不超过20个太阳的质量。

结论

研究指出,这些发现表明,如果黑洞和中子星之间的合并发生在致密的星系团中,它们可以产生独特的性质,科学家可以用这些性质来区分这些合并和孤立的合并。欧洲航天局激光干涉仪的空间天线(LISA)任务,如引力波天文台,计划于2034年发射,可以探测到合并成密集星团的星团,如银河系最近的邻居仙女座。相比之下,未来更先进的引力波观测站可能对更高的频率更敏感,因此可以发现更接近的合并。

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未来,阿卡·塞达计划模拟一个拥有数百万颗恒星的重星团。它将同时计算所有恒星并检查中子星黑洞合并的形成。然而,这将是一项艰巨的任务。到目前为止,世界上只有五种模拟方法可以解释一百万颗恒星,所以这将是一个巨大的挑战。

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