LIGO发表第三个重力波事件

在2017年的1月4号UTC时间10:11:58.6,advanced LIGO观测到了第三个重力波事件。根据分析结果,这次观测到的重力波的两个黑洞质量分别约是32跟19个太阳质量,合并之后的黑洞大小为49个太阳质量。

LIGO发表第三个重力波事件

来源:LIGO

LIGO发表第三个重力波事件

作者:陈劲豪

Advanced LIGO在2015年9月的试运转期间发现了第一个重力波事件GW150914,随后又在同年12月发现了第二个重力波事件GW151226。这两个事件不但证实了LIGO已经确实达到了侦测重力波所需要的灵敏度,同时也开启了重力波天文学。透过侦测重力波,我们可以观测到两个黑洞绕着彼此旋转,进而融合为一的过程。更重要的,观测到重力波也验证了爱因斯坦广义相对论的正确性。

在这之后,Advanced LIGO进行了新一轮的设备更新,并于2016年11月30日开始第二轮的观测。在2017年的1月4号UTC时间10:11:58.6,advanced LIGO观测到了第三个重力波事件。根据分析结果,这次观测到的重力波的两个黑洞质量分别约是32跟19个太阳质量,合并之后的黑洞大小为49个太阳质量。换句话说,有两个太阳的质量在一瞬间被以重力波的形式释放出来。

跟前两次的重力波事件相比,三次都约略是两个质量为几十个太阳质量的黑洞进行融合。而从距离来看,前两次重力波事件距离我们约为13与14亿光年远,而这次的重力波事件则距离我们约30亿光年,是目前为止距离我们最遥远的重力波事件。

这次的重力波事件也透漏出了这两个这么靠近的黑洞可能是怎么形成的。一般来说当两个黑洞绕着彼此进行融合的过程中,我们可以定义出这个过程中的角动量的方向。而黑洞本身也会带有自旋,就像是陀螺会自己产生旋转。在合并的过程中,理论上黑洞的自旋方向可以朝向任何方向。

如果这两个相当靠近的黑洞是由一个质量很大的星体爆炸而分离所产生的,那么根据角动量守恒,这两个黑洞应该有着相同的自旋方向,而且与两个黑洞的总角动量方向一致。如果这两个黑洞是由星际尘埃独立形成,只是刚好靠的很近,这时这两个黑洞的自旋方向就不一定会一致。换句话说,透过分析黑洞的自旋,我们可以推测这两个黑洞是怎么形成的。

而这次的重力波事件中,分析结果显示至少有一个黑洞的自旋方向与合并过程中的旋转方向不一致。这似乎显示这两个黑洞比较像是各自由宇宙尘埃所结合而成。

根据LIGO前发言人Gabriela Gonzalez日前在中研院的演讲,LIGO目前平均大约每个月会有一个可能的重力波事件会触发系统。要验证这些事件需要长达几个月的分析确认,但是这也显示LIGO已经开始稳定的侦测到重力波讯号。随着更多的重力波事件被发现,我们将对黑洞有着更清楚的认识。

论文链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.118.221101
(据 CASE报科学

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