引力波天文台发布最新的宇宙碰撞目录 探测总数达到 90 次

　　引力波天文台发布了最新的宇宙碰撞目录，使它们的探测总数达到 90 次。新的 35 次事件包括一个以有史以来最轻的中子星为特征的事件，以及两次涉及令人惊讶的大黑洞的碰撞。

　　这些探测来自路易斯安那州和华盛顿州的两个激光干涉引力波天文台 (LIGO) 站点及其位于意大利的姊妹探测器 Virgo。从 2019 年 11 月 1 日开始，在 21 周的运营期间记录了它们，平均每 4.2 天检测到一个事件。从那时起，合作范围扩大到包括 日本的 KAGRA 探测器，该探测器于2020 年 2 月开始进行观测。 LIGO-Virgo-KAGRA 合作在 arXiv 预印本存储库上发布的一篇论文中描述了其结果。

　　引力波是时空结构中的涟漪，当大质量加速时产生。就像 LIGO-Virgo 先前报告的探测一样，最新的探测都归因于成对的致密恒星残骸相互盘旋并合并。绝大多数，包括 LIGO 在 2015 年的首次历史性探测，都涉及成对的黑洞，但在少数情况下，其中一个或两个物体都是中子星。

　　该合作最初只发布了高可信度探测的数据，但最新的目录——以及于 2020 年10 月发布的前一个目录 ——包括任何有可能成为真正引力波的探测。该团队估计，目录中大约 10-15% 的最新候选是误报，“由仪器噪声波动引起”。

　　根据合并产生的波的形状和频率，研究人员可以计算出所涉及物体的一系列特征的细节，包括它们的质量和它们与地球的距离。最近的 35 个事件的距离从大约 2.45 亿到超过 22 亿秒差距（8 亿到超过 70 亿光年）不等。

　　它们包括一些真正的怪物：两个事件涉及质量超过太阳 60 倍的黑洞。对于天体物理学家来说，仅仅存在这些黑洞是有问题的。通常，人们认为黑洞是由一颗非常大的恒星在其生命结束时坍塌而形成的。但是流行的理论预测，一些垂死的恒星应该爆炸而不是坍缩，这应该会导致大约 65-120 个太阳质量范围内的黑洞缺乏。

　　LIGO 和 Virgo 于 2019 年 5 月 21 日在去年的目录中发现的合并已经挑战了这一假设，因为它涉及 一个 85 个太阳质量的黑洞。现在该团队已经确定了另外两个异常事件，较早的事件似乎不太可能是侥幸。

　　德国波茨坦马克斯普朗克引力物理研究所的 LIGO 天体物理学家 Alessandra Buonanno 表示，一种可能的解释是，这些巨大的黑洞可能是早期合并的结果，而不是单个恒星的坍塌。“我们看到的可能是第二代二进制文件。”她说。

　　天文台在 2019 年 12 月 19 日发现了另一个有趣的事件，涉及一个质量为太阳 30 倍的黑洞吞噬了一颗微小的中子星。它只有 1.17 个太阳质量，是已知最轻的中子星之一，也是 LIGO-Virgo 探测到的质量最低的天体。但 Buonanno 警告说：“这是可信度较低的检测之一，因此可能代表背景噪音而不是真实事件。”

　　另一位 LIGO 天体物理学家、伊利诺伊州芝加哥大学的 Daniel Holz 说，黑洞合并的丰厚回报正变得足够大，研究人员能够看到正在出现的模式。其中最引人注目的是，黑洞合并往往发生在空间和时间上离我们更远的星系中。

　　结果是，随着宇宙的成熟，黑洞合并变得越来越不常见。“这与理论预期一致，”霍尔兹说。“宇宙中更早的时候产生了更多的恒星，因此很自然地预计会产生更多的黑洞，从而产生更多的黑洞合并。”

　　LIGO 和 Virgo 于 2020 年 3 月 27 日关闭，比计划提前——并且一直在进行重大升级。预计它们将在 2022 年底重新开放，以进行另一轮观察，这与 KAGRA 一起可能会再次使赏金翻倍。研究人员预计，一旦他们有数百个事件进行比较，他们将能够看到指向合并所涉及的双星系统的起源和历史以及宇宙本身历史的趋势。“当我们深入到最后时，这将是惊人的。”霍尔兹说。

　　与此同时，世界各地的天文学家仍然希望能重演 2017 年 8 月两颗中子星的合并，这是迄今为止唯一一次被传统天文台观测到的引力波事件。