最新研究表明：黑洞在大多數星系中心產生引力波

利物浦約翰摩爾大學的博士生約瑟夫·費爾南德斯領導的一項新研究表明：引力波可能在星系系中心產生。他於4月3日在利物浦舉行的歐洲天文與空間科學周的演講中闡述了這項研究。引力波是時空中的小漣漪，在整個宇宙中傳播。當地球上的氣壓發生變化時，這種變化以聲波的形式向外移動。類似地，當一對像黑洞或中子星這樣的緊實物體形成雙星並相互旋轉時，圍繞它們的引力場發生變化，產生的引力波也向外傳播。

人馬座A*，銀河系中心的黑洞，圖片版權：NASA/CXC/MIT/F. Baganoff et al.

這一現象是阿爾伯特·愛因斯坦在1915年預言的，這些波紋的振幅被預測為非常小，以至於愛因斯坦認為它們永遠不會被探測到。然而在2015年，在做出預測一個世紀後，引力波首次被觀測到——它們來自於一雙黑洞(約為太陽質量的30倍)並最終融合在一起。從那時起，又有四次被證實的重力波來自於這些系統，隨著LIGO和室女座的改進，預計在不久的將來會有更多的發現。

這些觀察結果表明，黑洞合併在宇宙中是很常見的。然而研究人員仍然不確定這種雙系統是如何形成的。這是因為它們需要在非常近或非常偏心的軌道上，以這樣的方式坍縮，引力波是可以觀測到的。Fernandez和他的同事，包括另一個博士生Brown，已經證明了雙星的軌道可以被位於大多數星系中心的黑洞所改變，包括我們的銀河系。一個巨大的黑洞會產生很強的引力場和極端物理現象。如果一個雙星系統近距離接觸，那麼在大多數情況下，它會被打斷，其組成的黑洞或恆星將被分離。

黑洞事件視界是一個球形或球形區域，從中不會有任何物體甚至光也不能逃脫。但在事件視界之外，黑洞被預測會發出輻射。1974年霍金是第一個證明這一點的人。圖片信息及版權：NASA; Jrn Wilms (Tübingen) et al.; ESA

然而情況並非總是如此。在某些條件下，雙子星可以從潮汐碰撞中脫離出來，它們的軌道受到了嚴重改變。通過使用蒙特卡羅模擬法，Fernandez證明了倖存的黑洞雙星系統可以變得緊湊而古怪，在10%的情況下，將合併時間縮短了100倍以上。這可能足以迫使在宇宙生命周期內不合併的雙星系統更快地完成，從而導致可觀測的引力波。這個過程也可以翻轉雙星系統的軌道平面，使黑洞的軌道與初始條件相反。這可能導致負有效的自旋值，這可以用來區分這一機制和其他。

博科園-科學科普｜來自：皇家天文學會

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