科学家发现两颗巨型黑洞要相撞,它们会拥抱,还是只跳舞?

两个超大质量的黑洞,每个的质量比我们的大阳要大上8亿倍,目前正处于彼此要发生宇宙大碰撞的进程中。

这是本周三发表在《天体物理学杂志》快报上一项研究报告所揭示的宇宙图景。不过值得庆幸的是,两个黑洞距离我们地球约25亿光年,也因此天文学家需要很长时间才能发现大碰撞所释放的宇宙波信息,而这些信息对天文学家理解宇宙中的黑洞大有裨益。

该研究由普林斯顿大学副研究员安迪·古尔丁Andy Goulding领导,他和Flatiron计算天体物理研究所的科学家明格雷利Mingarelli,以及来自美国海军研究所的其它合作者一起完成这项研究。在普林斯顿大学的的新闻发布会上,明格雷利Mingarelli解释,当这两个黑洞到达它们命运的最后几天时,它们会发出比LIGO首次发现的引力波要强100万倍的引力波。(LIGO是探测宇宙深处引力波的大型研究仪器,位于美国境内)。“这种级别的超大质量的黑洞合并会产生宇宙中最为响亮强烈的引力波。”她如此说道。

新闻稿中说,根据其它已知的超大质量黑洞的位置,科学家希望能在未来5年内收集到更多其它黑洞碰撞的引力波信号。如果他们收集不到,可能就会进一步印证所谓的“最后1秒差距问题”,这个问题是理论物理学领域的关于黑洞合并一个难题。(其中秒差距是个测量太阳系外恒星之间距离的单位,1秒差距相当于3.26光年)

这个“最后1秒差距”的大意是,在理论模型的模拟中,两个超大质量黑洞极少正面碰撞,它们通常是旋转着靠近对方。我们以为它们受引力作用越来越接近,然后就会“牵手并拥抱”,奇怪的事情发生了,当它们的距离近到1秒差距时,“热恋”的节奏突然中止。它们不再靠近一丁点,而像伴星一样永远隔着3.26光年跳着华尔兹舞。

“对于天文学来说,这是一个很大的尴尬,我们不知道超大质量的黑洞是否会合并”,普林斯顿的天体物理学Jenny Greene说,“对于每一个从事黑洞物理学研究的人来说,从观测上解决这一问题是个长期性的困难工作。”而探测引力波背景将有助于解答这些未知,例如星系融合的频率,以及上述超大质量黑洞究竟会合并还是陷入到无尽的舞蹈中。

不过在模型的预测中,三个及以上超大质量黑洞如果相遇的话,它们可能避免“最后1秒差距问题”,最终合并在一起。但两个超大质量黑洞的运动结论如何还需要天文学上的观测来验证,所以天文学家在未来几年的工作将对此有重要的作用。

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