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黑洞碰撞重塑物理 太空信号开启引力波天文学新时代

去年9月14日，当这些涟漪扫过最新升级的激光干涉引力波天文台（LIGO）时，它们以峰值的形式在美国路易斯安那州和华盛顿州两台L形探测器的读数上露面。

这是科学家第一次记录下引力波信号。

　　不过，此次事件还标志着期待已久的引力波天文学时代的开启。

对该信号的详细分析，已收获了关于合并黑洞性质以及它们如何形成的深入见解。

随着更多此类事件的出现（LIGO团队正分析在探测器4个月的运行中捕捉到的若干其他候选事件），研究人员将能分类并理解黑洞的起源，就像他们正在对恒星所开展的工作那样。

　　通过利用计算机模拟重现此次事件，科学家计算得出，两个黑洞分别是太阳质量的约36倍和29倍，并且合并后的黑洞是太阳质量的约62倍。

失去的差值是太阳质量的3倍左右，以引力辐射的形式散开。

其中，大部分是在被物理学家称为"衰荡"的阶段消散的。

此时，合并的黑洞变成球形。

该团队还推测，最终的黑洞可能以每秒100转的速度旋转，尽管这一估测的误差幅度很大。

　　荷兰内梅亨大学天文学家、升级版Virgo协作组成员Gijs Nelemans介绍说，根据天体物理学家的估算，形成于此类低金属度气体云的恒星应当在爆发时更容易形成大质量黑洞。

这是因为在超新星爆发期间，较小的原子被爆发吹走的可能性更小。

因此，低金属度恒星"失去更少的质量，更多质量则进入到黑洞中"。

　　最简单的场景是，两颗质量巨大的恒星以双星系统的形式诞生，并由像双黄蛋一样的相同星际气体云形成，且自此相互围绕运行。

在几百万年后，其中一颗恒星将会燃尽并且变成超新星，另一颗也很快紧随其后。

结果便是一个双星黑洞。

　　空间艺术　　如果Virgo上线运行，科学家便能通过比较引力波到达3个地方的时间，极大地缩小方向范围。

在第四台干涉仪的帮助下，他们的精确度将会进一步提高。

目前，日本正在建造一台被称为KAGRA的地下干涉仪，而印度也在规划自己的LIGO。

　　这样的情形几乎是史无前例的：按照惯例，天文距离需要通过研究处于太阳系到遥远星系范围内的已知天体的亮度计算得出。

然而，中间的天体会让这些测得的"标准烛光"的亮度变暗淡。

引力波则摆脱了这种限制。

（宗华）

星系碰撞会有什么后果?超级黑洞被抛弃

　　天文学家日前观测到了一种极为罕见的天文现象：一个巨大的黑洞居然被"驱逐"出了遭其占据达数百万年之久的星系中心。

专家们指出，这种现象以前还从未被观测到过，而导致其发生的则是两个庞大星系之间的猛烈碰撞和融合。

　　德国马克思·普朗克物理研究所的物理学家指出，当发生两个星系融合的现象时，位于它们中心区域的超级黑洞也会相互吞噬。

不过，还有理论认为，两个星系发生碰撞时产生的能量足以将黑洞从其隐身的地方"驱逐"出去。

而科学家们此次观测到的正是后一种现象。

来自马克思·普朗克大学的天文学家斯特凡尼·科莫斯表示："我们在这两个星系发生碰撞前便已观测到了位于它们中心区域的巨大黑洞。

遗憾的是，我们未能观测到星系发生碰撞的那一瞬间。

但幸运的是，德国天文学家还是成功复原了星系发生碰撞的整个过程。

结果显示，一个质量超过太阳1亿倍的巨型黑洞硬是被星系碰撞所产生的能量"驱逐"出了"世居"的星系。

在星系发生融合的过程中，如果它们中均有黑洞存在，那么这两个黑洞将会发生强烈的相互作用，而且其过程并不会受到星系融合规模和星系自身尺寸的影响。

　　天文学家们表示，在星系融合的过程中，其中的两个黑洞有可能会组成一套独特的双天体系统：它们将围绕着一个共同的轴心旋转，其效果就像是此前发现的双星系统。

　　但是，当两个黑洞距离过近时，那么在它们间将会产生强烈的引力场，但不知是何原因，这种引力场是完全单向的，这导致其中的一个黑洞会被驱逐出去。

有天文学家表示："事实上，这一现象发生的不但非常迅速，而且极具戏剧性。

其中的一个黑洞受到了引力波的猛烈冲击，就像是被子弹击中了一般。

与此同时，星系本身的引力已无法有效地束缚住黑洞。

最终，我们看到了一种非常反常的现象--在宇宙中出现了一些不属于任何星系或星系团的孤立黑洞。

"　　这个黑洞估计是一脸茫然，星系碰撞产生的引力波进会导致孤立黑洞，一个具有强大引力的黑洞居然被驱逐。

看来宇宙中的谜题，不是人们几百年就能解开的啊。