黑洞和中子星碰撞時的後果？結果超乎科學家的想像！

2023-04-01 03:31:05

到目前為止，科學家們已經見證了黑洞與其他黑洞的融合，以及中子星與其他中子星的融合現在天文學家正在等待黑洞和中子星合併的第一次探測——這樣的碰撞可能會產生恆星演化和愛因斯坦廣義相對論的證據，這是迄今為止對重力如何工作的最好觀察。然而，天文學家還沒有觀察到黑洞和中子星之間的碰撞，但是一項新的研究發現，他們預測這種碰撞會釋放大量的能量，但是出乎意料的是，它可能不會產生任何可探測的光。

這些發現揭示了黑洞和中子星合併的關鍵細節，例如可以探測到的光量和碰撞物體的質量，以及如何揭示合併背後的促成因素，例如驅動這些碰撞的動力學。

黑洞和中子星

我們知道，黑洞和中子星都是從被稱為超新星的恆星的身體或碎片中誕生的，這可以使一顆恆星瞬間或暫時超越其星系中所有其他恆星的光。當一顆恆星變成超新星時，其碎片的核心會在自身重力的作用下坍塌。如果碎片足夠大，它可能會形成一個引力非常強的黑洞，甚至光也無法逃脫。較小的核心形成一顆中子星，之所以如此命名，是因為它的重力足以將質子和電子擠壓在一起形成中子。研究人員在

提出了兩種方法來見證這些巨大的合併。他們可以尋找碰撞發出的光或電磁輻射的類型，包括無線電波、紅外線、可見光、紫外線、x光和伽瑪射線。或者他們可以嘗試探測時空結構中的波紋，即所謂的引力波。

目前，科學家們有一個堅實的理論框架來解釋如果中子星和黑洞是由雙星(一對軌道雙星)在相對孤立的狀態下形成的，它們會是什麼樣子。科學界通過模擬創造了這個驚人的場景。

德國海德堡大學的天體物理學家曼紐爾·阿卡·薩達解釋道:「這兩顆恆星可以通過各自的進化階段相互影響。」例如，共享一個共同的氣團將物質從一顆恆星轉移到另一顆恆星，並增加或減少它們之間的距離。先前的研究表明，黑洞和中子星之間的合併每年可能發生100次，相當於347億光年的體積

然而，當這些死星被數百萬顆恆星包圍時，它們相互作用的方式仍有許多不確定性。現在，薩達發現這種情況可以證明是非常不同於孤立的合併。

模擬研究:可能的真相

為此，sada進行了240，000次計算機模擬，主要是模擬緻密星團中中子星和黑洞的行為他重點研究了由中子星和伴星組成的雙星遇到黑洞的情況，以及黑洞和伴星與中子星碰撞的情況。他改變了所有這些天體的質量和軌道，以及星團中其他恆星的基本屬性，如元素組成和速度。結果一個不尋常的發現是，在稠密的星團中，黑洞和中子星可以合併而不產生任何可探測的光，儘管合併仍然會產生大量的引力波。當一顆中子星落入黑洞而沒有變成又熱又亮的碎片時，就會發生這種情況。當黑洞的質量超過太陽的10倍，甚至大到足以吞噬中子星時，這很容易發生。

但是在這些密集的星系團中，合併和孤立合併的另一個區別是，它們通常有比最小值更重的黑洞，這些黑洞的平均質量是太陽的20多倍。相比之下，根據2018年發表在皇家天文學會月刊上的另一項研究，在黑洞和中子星的孤立合併中，黑洞的質量通常是太陽的7倍，一般不超過20個太陽的質量。

結論

研究指出，這些發現表明，如果黑洞和中子星之間的合併發生在緻密的星系團中，它們可以產生獨特的性質，科學家可以用這些性質來區分這些合併和孤立的合併。歐洲航天局雷射幹涉儀的空間天線(LISA)任務，如引力波天文臺，計劃於2034年發射，可以探測到合併成密集星團的星團，如銀河系最近的鄰居仙女座。相比之下，未來更先進的引力波觀測站可能對更高的頻率更敏感，因此可以發現更接近的合併。