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LIGO再获双中子星碰撞产生的引力波

2020-01-15 00:00 来源:科技日报 本报记者 刘园园

  日前,美国激光干涉引力波天文台(LIGO)科学合作组织和欧洲处女座(Virgo)引力波探测器合作组织共同宣布,第二次探测到双中子星并合产生的引力波事件,编号为GW190425。相关研究结果已提交给《天体物理学杂志》。

  首次基于单个天文台探测数据

  2019年4月25日,LIGO位于美国利文斯顿的探测器捕捉到疑似两颗中子星碰撞产生的引力波信号。最新研究证实,该事件很可能就是两颗中子星并合的结果。这也是首次基于单个天文台探测数据而确认的引力波事件。

  黑洞碰撞被认为不会产生光信号,而中子星碰撞会同时产生引力波信号和光信号。

  科学家在2017年8月首次探测到双中子星并合产生的引力波事件,那次探测创造了历史。当时,LIGO位于美国利文斯顿和汉福德的两个探测器都捕捉到引力波信号,全球许多光学望远镜同时探测到光学信号。

  相比之下,GW190425事件首先从LIGO位于利文斯顿的探测器数据中发现。当时,LIGO位于汉福德的探测器处于短暂离线状态。由于这对双中子星距离地球超过5亿光年,信号极其微弱,难以在Virgo的探测数据中找到。同时,并没有其他望远镜探测到对应的光学信号。

  “但Virgo也作出了宝贵贡献。”在LIGO利文斯顿天文台工作的阿娜玛丽亚·埃弗勒表示。据介绍,研究人员利用LIGO利文斯顿探测器的数据,并结合Virgo探测器的数据,将该宇宙事件的范围缩小到20%左右的天区内。

  双中子星系统的质量超乎预测

  通过分析引力波数据,研究人员获知,这次碰撞产生了不同寻常的大质量天体。

  LIGO的探测数据显示,两个双中子星的质量之和是太阳质量的3.4倍左右。此前科学家认为,银河系中已知质量最大的双中子星系统只有太阳质量的2.9倍。

  这种不太常见的大质量,可能是由于碰撞来自一个双中子星和一个黑洞,因为黑洞质量一般大于双中子星。不过科学家相信,更大的可能是这次事件源于两个中子星的并合。

  “我们从数据中了解到它们的质量,其单个天体的质量最有可能与中子星相对应。”LIGO宾夕法尼亚州立大学工作组成员苏拉比·萨奇杰夫认为,此次发现隐藏着一个有趣的问题:这对双中子星系统最初是如何形成的?

  科学家认为,双中子星系统有两种可能的形成方式:一种可能是由质量较大的双恒星系统形成,这些恒星各自演变成中子星;另一种可能是两个单独形成的中子星在密集的恒星环境中邂逅。

  LIGO关于GW190425的探测数据并不能说明,这对双中子星的形成更有可能是哪种情况。这意味着,要解释这个双中子星系统出人意料的大质量,还需要更多数据和新的模型。

(责任编辑:王蔚)

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