雙黑洞合併 迄今偵測到最大質量黑洞 - 公視新聞網

雙黑洞合併 迄今偵測到最大質量黑洞

歐美的天文學家發表最新的宇宙黑洞研究結果。美國和義大利的大型干涉儀,藉著測量重力波,發現距離地球大約一百七十億光年之處有兩個黑洞合併,合併後質量是太陽的142倍,這也是目前為止科學家所直接測量到的最大黑洞。
 
根據美國科學促進會的報導,過去5年來,科學家運用LIGO和VIRGO偵測到十幾次的黑洞形成,但是去年5月21日,也就是後來編號GW190521的這次特別不同。他不只是目前為止科學家所偵測到規模最大且距離最遠的黑洞形成事件,造成的黑洞質量約合太陽的142倍,也是過去天文學理論上很難找到的黑洞規模。

加州理工學院物理學家亞倫溫斯坦說:「以前很難找到這種規模的黑洞的證據,但我們以重力波找到了GW190521。」

形成這個142倍太陽質量的黑洞,是有兩個較小的黑洞合併而來,較小的約66倍太陽質量,較大的約85倍。根據質量不滅定律,66加上85減去142,多出來的9倍太陽質量,就釋放出來成為重力波的能量。但距離地球達170億光年,傳到地球時重力波已經相當微弱。這時候就需要由建築在地面的大型干涉儀執行測量。

加州理工學院影片演示了干涉儀測量的過程:「我們來簡單地說明一下。雷射光束通過一個半反射鏡,讓光束分為兩個方向。光束前進4公里後反射回來,通過半反射鏡結合兩者,再導向偵測器。當重力通過裝置,其中一個反射鏡和中間半反射鏡之間,距離會被拉伸,另一邊則會被壓縮。這將改變光束在通道中行進的時間,組合後的新光束由偵測器找出變化,極微小的變化都可藉此測量而得。」

首度直接測量到黑洞合併後,科學家感興趣的,還包括合併前這兩個較小質量的黑洞是怎麼來的。歷來的天文學理論認為,除了宇宙形成之前就可能存在的原始黑洞,還有宇宙成長過程中,恆星發生所謂「重力塌陷」形成的黑洞。

巴納德學院天文學者珍娜李文指出:「我們看過幾十億倍太陽質量的大黑洞,但這次的中型黑洞卻是前所未見。各方對是否能形成這種黑洞辯論已久。這次開啟了各種可能性,是否有意外的超新星大爆炸,造成不尋常的(重力)塌陷,或是和其他黑洞合併而長大。」

由於許多黑洞的形成,都相當於目前已知的宇宙年齡初期,科學家認為藉著更了解黑洞與它們的形成過程,就有更豐富的角度可以學習宇宙和生命的起源。


 

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