天文學(xué)家報告了新的引力波探測工作的大豐收。這 35 個(gè)新信號組成了第三個(gè)引力波暫存目錄(GWTC-3)，幫助科學(xué)家更詳細地探測宇宙的深處。引力波是時(shí)空本身的漣漪，在黑洞合并和中子星碰撞等宇宙災難中產(chǎn)生。它們在 20 世紀初首次被預測，但直到 2015 年才被直接探測到，在此后的 6 年中記錄了幾十個(gè)信號。

　　而現在隨著(zhù) GWTC-3 的出現，這個(gè)名單又增加了 35 個(gè)，使探測到的總數達到了 90 個(gè)。這些新事件是由 LIGO、Virgo 和 KAGRA 設施在觀(guān)察運行3(O3b)的第二部分期間探測到的，觀(guān)察運行 3 是在 2019 年 11 月至 2020 年 3 月進(jìn)行的，后來(lái)因 COVID-19 大流行而中斷了。

　　絕大多數新的探測結果來(lái)自于合并的黑洞對，但有兩個(gè)事件似乎是由黑洞吞噬中子星產(chǎn)生的。不過(guò)，另外一個(gè)探測特別奇怪--它涉及一個(gè)黑洞與一個(gè)質(zhì)量約為太陽(yáng) 2.8 倍的"神秘物體"相撞。根據目前的定義，這個(gè)質(zhì)量太大，不可能是中子星，但又太輕，不可能是黑洞。

　　研究小組說(shuō)，最可能的解釋是一個(gè)低質(zhì)量的黑洞。中子星的質(zhì)量上限在物理學(xué)上似乎是相當明確的，大約是 2.1 個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量。但是黑洞的下限，設定為大約 5 個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量，主要是基于觀(guān)測，所以這個(gè)新的探測--以及 2019 年 8 月的一個(gè)類(lèi)似信號--可能表明我們需要修改我們對黑洞可以有多小的理解。

　　在尺度的另一端，新的觀(guān)測運行也發(fā)現了一些絕對意義上的怪物。一個(gè)名為 GW200220_061928 的信號涉及到質(zhì)量為 87 和 61 個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞之間的碰撞，最終產(chǎn)生了 141 個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞(缺少的 7 個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量被轉化為能量，以引力波的形式被帶走)。這直接屬于恒星型黑洞和超大質(zhì)量黑洞之間未經(jīng)研究的中間類(lèi)別。

迄今為止探測到的引力波的完整清單，包括每個(gè)來(lái)源天體的質(zhì)量和最終物體的質(zhì)量

　　天文學(xué)家們能夠從引力波信號中推斷出一些黑洞的旋轉。在兩個(gè)案例中，似乎在它們合并之前，黑洞相對于它們圍繞對方的軌道來(lái)說(shuō)是反向旋轉的。

　　研究人員說(shuō)，新數據的寶庫可以幫助天文學(xué)家揭開(kāi)宇宙的主要奧秘。

　　這項研究的作者蘇珊-斯科特教授說(shuō)："這確實(shí)是引力波探測的一個(gè)新時(shí)代，越來(lái)越多的發(fā)現揭示了關(guān)于整個(gè)宇宙中恒星的生命和死亡的如此多的信息。觀(guān)察這些雙星系統中黑洞的質(zhì)量和自旋，表明這些系統首先是如何走到一起的。它還提出了一些真正迷人的問(wèn)題。例如，該系統最初是由兩顆恒星形成的，它們一起經(jīng)歷了它們的生命周期并最終成為黑洞?或者這兩個(gè)黑洞是在一個(gè)非常密集的動(dòng)態(tài)環(huán)境中被推到一起的，比如在一個(gè)星系的中心?"

　　GWTC-4 將于 2022 年底開(kāi)始。這項研究已經(jīng)提交出版，目前可以在預印本服務(wù)器 arXiv 上找到。
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