天文学家利用引力波探索黑洞起源

来源：中国科学院

英国科学家检查了4次黑洞合并事件的自旋特性，以探索双黑洞的形成和演变。图片来自网络

　　英国《自然》杂志近日发表的一篇天体物理学论文称，科学家对3个引力波信号和另外一个潜在的引力波信号所做的最新分析，增进了科学界对双黑洞的形成与演变的理解，也意味着人们距最终确定“双黑洞形成理论”为时不远。

　　研究合并中的双黑洞所产生的引力波，能够为认识双黑洞系统的形成提供宝贵线索。一般认为，至少存在两种不同的双黑洞形成场景，而研究双黑洞的自旋（黑洞赖以形成的物质的角动量）合并，可以验证这些相互排斥的理论。如果双黑洞源自共生的一对恒星，则它们的自旋应是对齐的；如果源自已经坍缩的恒星之间的动态互相作用，则可能是不对齐的。

　　此次，英国伯明翰大学天体物理学家威尔·法尔及其同事检查了4次黑洞合并事件的自旋特性，其中3次（引力波GW150914, LVT151012, GW151226）最初是在2015年检测到的，另一次（GW170104）在2017年检测到。如果这些黑洞的自旋速度与在银河系观测到的黑洞一样，则意味着，合并发生在恒星已经成为黑洞之后。

　　研究团队指出，至多只需要再检测到10次此类事件，就应能可信地确认双黑洞的起源。而在此之前，甚至在2016年6月，LIGO（激光干涉引力波天文台）再次宣布探测到引力波信号来源于距离地球14亿光年的两个黑洞并合时，人们还认为，至少需要更大量的检测才能达到这样的信度水平。

　　在该论文随附的新闻与观点文章中，美国宾夕法尼亚州立大学的斯坦恩·西于尔兹松认为，该研究结果“意义重大”，因为其指明了验证主要的双黑洞形成理论需要多少数据，而且表明所需的观测数量有望在不久的未来即可实现。