“笑傲江湖”的黑洞成为宇宙的“盖世英雄”



“笑傲江湖”的黑洞成为宇宙的“盖世英雄”


文章图片


罗切斯特理工学院的研究人员预测 , 黑洞在宇宙中的存在十分普遍 , 《自然》杂志发表了由华沙大学克日什托夫·贝尔克辛斯基教授领衔的科学团队的成果 , 他们在宇宙学的研究构建了一个相当全面的宇宙物质模型 , 按照这一模型的计算和推断 , 黑洞是宇宙动物园中的“霸王龙” , 它们不再是浪迹天涯的孤寂者 。 通过第二代引力波探测器的使用 , 国际引力波科学团队每年可能探测到数百个大质量黑洞的合并者 。
罗切斯特理工学院的科学团队设计的模型成功地预见了由激光干涉仪引力波观测站(LIGO)探测到的第一个大质量黑洞的合并者 。 两个中等质量的黑洞发生了碰撞与合并 , 从中产生了被国际科学团队第一次直接观测到的引力波 , 从而证实了在一百年前由爱因斯坦在广义相对论的推论中作出的一项预言 。
团队成员之一的理查德·奥肖尼斯是罗切斯特理工学院下设的数学学院的助理教授 , 他解释说宇宙时空的天体分布不是各处均匀 , 一些区域分布的双黑洞系比另一些区域更多 , 科学团队的成员非常仔细地研究了黑洞在宇宙时空区域的不同分布 。 在结束自己的生命周期时 , 闪耀一生的大质量恒星通过自身引力的塌缩作用“蜕变”为永不闪耀的黑洞 , 从恒星的光亮变成黑洞的黑暗 。

LIGO国际合作团队探测到了一个罕见的双黑洞 , 合并的演变过程似乎进行得不够充分 , 原初的恒星在塌缩之后形成了之后发生合并的黑洞 。 宇宙早期的恒星由相当原始的氢气体构成 , 原初恒星在恒星世界中属于“泰坦巨神” , 它们相当于太阳质量的40到100倍 , 形成了宇宙恒星参数中的特殊配置 , 而年轻的“后辈”恒星吸收了“前辈”恒星的“尸骨” , 在它们的体内混入了上几代恒星在死亡期的爆发之后遗留的碎片 , 死亡恒星的喷发物一般含有多种重金属元素 , 这使得年轻的恒星有些“发育不良”或“身材矮小” 。
奥肖尼斯解释说 , LIGO在测量大质量黑洞时有很高的灵敏度 , 形成大质量黑洞的原始气体位于太空中的重要区域 , 在气体物质丰富的太空区域 , 恒星和黑洞在太空的“梦工厂”不断地制造出来 , 其中包含了现在的技术可以辨认的双黑洞 。 《自然》杂志详细登出了计算的结果 , 奥肖尼斯和同事们认为 , 可将计算模型作为实验物理学家的参考工具 , 以评估由未来引力波天文学指导的搜索活动 , 开展引力波搜索的一些天文学家使用了模型 , 为他们的引力波探测实验提供参考 。
奥肖尼斯还是LIGO国际合作团队的一名成员 , 他为引力波的第一次发现和相关的分析给予了帮助和支持 , 他解释说 , 科学人士已了解到他们从引力波发现的事件中学习了很多有关爱因斯坦的理论和大质量恒星如何演变的知识 , LIGO合作团队每年看到的类似的合并黑洞不会超过1000个 , 但看到更多的合并黑洞意味着可能产生更令人欢欣鼓舞的结果 , 只有掌握更好的探测技术和仪器 , 由黑洞合并过程激发的引力波事件才会更多地被合作团队发现 。
奥肖尼斯目前是罗切斯特理工学院(RIT)下设的计算机相对论和引力中心的研究员 , 他和RIT数学科学学院的卡洛斯·路斯托教授开展了密切合作 , 他们也为LIGO的国际合作团队给予了计算模型的有效支持 , 卡洛斯解释说 , 先进的LIGO将发布下一阶段的观测结果 , 这将会证明他们的模型预测是正确的 , 在对黑洞和引力波进行观测的情形中 , 他们开发的模型给出了非常重要的指南 , 在理解恒星级黑洞如何形成的机制方面 ,模型分析的作用不可缺少 。

【“笑傲江湖”的黑洞成为宇宙的“盖世英雄”】(编译:201606-24)

    推荐阅读