热点事件 · 2022年3月14日 0

事实证明:爱因斯坦是对的!但是他的预言概率有多大?

2015年,激光干扰引力波天文台(LIGO)首次探测到引力波,开创了天文学的新时代。这些波来自13亿年前两个巨大黑洞的碰撞,再次证明爱因斯坦是对的。不仅如此,我们还知道爱因斯坦的广义相对论预测黑洞会形成并最终碰撞。但是我们能计算出这种情况的频率或概率,以及会发生多少恒星吗?

事实证明:爱因斯坦是对的!但是他的预言概率有多大?

事实上,自两个黑洞第一次碰撞以来,LIGO已经宣布探测到40多个黑洞碰撞,科学家称之为双黑洞事件。其中10个BBH事件已经得到证实。到目前为止,研究人员已经建立了宇宙中黑洞对的形成和存在的理论,但它们前身恒星的起源仍然是一个谜。

大约一百年前,爱因斯坦在他的广义相对论中预测了黑洞合并和引力波。现在LIGO已经探测到了许多这样的BBH事件,两个问题:恒星过程是如何产生这些大质量的黑洞的;它们是如何在宇宙的生命周期中足够接近和集成的?

事实证明:爱因斯坦是对的!但是他的预言概率有多大?

范德比尔特大学天体物理学家卡兰·贾尼说:到目前为止,研究人员已经理论化了宇宙中黑洞的形成和存在,但其前身恒星的起源仍然是个谜。在这项研究中,我们利用现有的天体物理观测数据来研究碰撞黑洞。在这个过程中,我们制定了一个基本的限制或预算,它告诉我们,自宇宙开始以来,注定要以黑洞的形式与恒星碰撞。

研究表明,LIGO检测到的第一个BBH产生的引力波只持续了0.2秒,但释放的能量是宇宙中所有可观测恒星的50倍,每个黑洞大约有30个太阳质量。LIGO有黑洞合并的记录,研究人员基于这些数据和爱因斯坦的广义相对论。然后科学家们整合了黑洞集成的每一步,宇宙中可用恒星的数量,每颗恒星过渡到一个黑洞等等。最后,发现宇宙中14%的大质量恒星注定会以黑洞的形式发生碰撞。

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虽然研究人员计算的数字是14%,但这个数字有几个限制。它只适用于两个30倍太阳质量黑洞的合并率。只有当两个黑洞之间的距离与它们的祖先恒星相似时,它们才会分离。

当然,这项研究有很多细节。这项研究解释说,宇宙中有一个质量预算,限制了有多少恒星可以在30倍的太阳质量范围内变成黑洞。科学家们一直试图描述黑洞的质量和黑洞本身之间的关系,但这并不是一个简单的关系,因为恒星的金属丰度和它诞生的时代都有至关重要的因素。

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根据目前的观察,我们发现宇宙中14%的大质量恒星注定会以黑洞的形式发生碰撞。这就是宇宙创造的可能性。我们框架中增加的约束应该有助于研究人员跟踪黑洞的历史,回答古老的问题,无疑开辟更多奇怪的场景。

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