科学两个质量不对称的黑洞合并,令研究人员困惑( 二 )


该团队多次运行了两个模拟 , 调整了参数并研究了出现的黑洞合并的属性 。 对于那些通过通用信封程序形成的合并 , 像GW190412这样的合并非常罕见 , 仅在几百万次事件之后才出现 。 在几千次合并之后 , 动态交互更可能产生这样的事件 。
但是 , GW190412仅在其他50次检测后被LIGO和Virgo检测到 , 这表明它可能是通过其他过程产生的 。
维塔莱说:“无论我们做什么 , 我们都不能轻易在这些更常见的编队渠道中发生这一事件 。 ”
科学两个质量不对称的黑洞合并,令研究人员困惑
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分层合并的过程可以更好地解释GW190412的不平衡质量及其高旋转 。 如果一个黑洞是以前两个质量相似的父级黑洞配对的产物 , 它本身会比任何一个父级黑洞都大 , 并且后来显著掩盖了其第一代合作伙伴 , 在最终合并中创造了很高的质量比 。
分层过程也可以产生高旋转的合并:父级黑洞在其混乱的合并中会旋转生成的黑洞 , 然后将这种自旋带入其自身的最终碰撞中 。
"你做数学运算 , 结果发现剩下的黑洞会旋转 , 非常接近这次合并的总旋转 , "维塔莱解释道 。 无法逃避
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维塔莱表示 , 如果GW190412确实是通过分层合并形成的 , 则该事件也可能会阐明其形成的环境 。 研究小组发现 , 如果先前的碰撞形成了两个黑洞中较大的一个 , 那次碰撞很可能会产生大量能量 , 这些能量不仅会旋转出一个新的黑洞 , 还会将其踢出一定距离 。
维塔莱说:“如果踢得太厉害 , 它只会离开星团 , 进入空的星际介质 , 而无法再次合并 。 ”
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如果该对象能够再次合并(在这种情况下 , 将产生GW190412) , 则意味着它所接收到的踢动不足以逃脱形成它的恒星簇 。 如果GW190412确实是分层合并的产品 , 则团队计算出它应该发生在逃逸速度高于每秒150公里的环境中 。 为了便于观察 , 大多数球状星团的逃逸速度约为每秒50公里 。
这意味着无论GW190412产生于何种环境 , 都具有巨大的引力 , 并且该团队认为 , 这种环境可能是超大质量黑洞周围的气体盘 , 也可能是“核星团”(宇宙中难以置信的密集区域), 里面挤满了数千万颗恒星 。
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【科学两个质量不对称的黑洞合并,令研究人员困惑】“这次合并一定来自一个不寻常的地方 。 ” 维塔莱说 , “随着LIGO和Virgo继续进行新的探测 , 我们可以利用这些发现来学习有关宇宙的新事物 。 ”