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

　　而現(xiàn)在隨著 GWTC-3 的出現(xiàn)，這個名單又增加了 35 個，使探測到的總數(shù)達(dá)到了 90 個。這些新事件是由 LIGO、Virgo 和 KAGRA 設(shè)施在觀察運行3(O3b)的第二部分期間探測到的，觀察運行 3 是在 2019 年 11 月至 2020 年 3 月進(jìn)行的，后來因 COVID-19 大流行而中斷了。

　　絕大多數(shù)新的探測結(jié)果來自于合并的黑洞對，但有兩個事件似乎是由黑洞吞噬中子星產(chǎn)生的。不過，另外一個探測特別奇怪--它涉及一個黑洞與一個質(zhì)量約為太陽 2.8 倍的"神秘物體"相撞。根據(jù)目前的定義，這個質(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，最可能的解釋是一個低質(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(dāng)明確的，大約是 2.1 個太陽質(zhì)量。但是黑洞的下限，設(shè)定為大約 5 個太陽質(zhì)量，主要是基于觀測，所以這個新的探測--以及 2019 年 8 月的一個類似信號--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，新的觀測運行也發(fā)現(xiàn)了一些絕對意義上的怪物。一個名為 GW200220_061928 的信號涉及到質(zhì)量為 87 和 61 個太陽質(zhì)量的黑洞之間的碰撞，最終產(chǎn)生了 141 個太陽質(zhì)量的黑洞(缺少的 7 個太陽質(zhì)量被轉(zhuǎn)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)研究的中間類別。

迄今為止探測到的引力波的完整清單，包括每個來源天體的質(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(zhuǎn)。在兩個案例中，似乎在它們合并之前，黑洞相對于它們圍繞對方的軌道來說是反向旋轉(zhuǎn)的。

　　研究人員說，新數(shù)據(jù)的寶庫可以幫助天文學(xué)家揭開宇宙的主要奧秘。

　　這項研究的作者蘇珊-斯科特教授說："這確實是引力波探測的一個新時代，越來越多的發(fā)現(xiàn)揭示了關(guān)于整個宇宙中恒星的生命和死亡的如此多的信息。觀察這些雙星系統(tǒng)中黑洞的質(zhì)量和自旋，表明這些系統(tǒng)首先是如何走到一起的。它還提出了一些真正迷人的問題。例如，該系統(tǒng)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?或者這兩個黑洞是在一個非常密集的動態(tài)環(huán)境中被推到一起的，比如在一個星系的中心?"

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