【Hacker News搬运】当黑洞和中子星合并时

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Title: When a black hole and a neutron star merge

当黑洞和中子星合并时

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Url: https://www.mpg.de/21778967/0404-grav-mysterious-object-in-the-gap-152520-x

在2023年5月29日，LIGO Livingston探测器观测到了一个名为GW230529的神秘信号，该信号来自于一个中子星与一个未知紧凑天体的合并，这个未知天体很可能是一个异常轻型的黑洞。这个物体的质量只有太阳的几倍，落入了被称为“下质量间隙”的区域，这是在重的中子星和轻的黑洞之间的一个理论上的空隙。

Max Planck Institute for Gravitational Physics的研究人员为这次发现做出了贡献，他们提供了精确的波形模型、新的数据分析方法以及先进的探测器技术。尽管这次事件仅因为其引力波而被观测到，但它增加了人们对未来电磁波观测到的更多此类事件的期望。

研究人员一直在争论是否存在一个质量间隙，将重的和中子星与轻的黑洞分开。现在，科学家们首次发现了落入这一间隙的物体，这被认为是几乎空白的区域。

在最近几年，天文学家发现了一些质量可能适合这个失踪间隙的物体。在GW190814事件中，LIGO和Virgo识别了一个位于下边界质量谱的物体。然而，通过引力波信号GW230529检测到的紧凑天体是第一个其质量明确落入这一间隙的实例。

第三次观测运行结束后，研究人员对探测器进行了升级，以便在第四次观测运行中提高灵敏度。"Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute) in Hannover的研究人员与LIGO同事一起改进了LIGO探测器的核心激光源，"解释了Albert Einstein Institute和莱比锡大学引力物理学研究所的负责人Karsten Danzmann。

第五天，即第四次观测运行开始后的五天，事情变得非常激动人心：在2023年5月29日，LIGO Livingston探测器观测到了一个引力波，并在几分钟内将其发布为信号候选者“S230529ay”。结果显示，一个中子星和一个非常轻的黑洞最有可能是大约6.5亿光年外的地球附近合并的。

通过将LIGO Livingston探测器的数据与两个最先进的波形模型进行比较，研究人员确定了合并物体的大小和质量。GW230529是由一个质量为1.3至2.1倍太阳的中子星与另一个质量为2.6至4.7倍太阳的紧凑天体合并形成的。但是，根据双星系统的已知属性，天文学家认为较轻的对象是中子星，较重的对象是黑洞。因此，较重物体的质量因此坚定地位于质量间隙中，以前认为这个区域几乎是空的。

科学家们预计将观测到更多类似信号的事件。由于GW230529中两个物体的质量差异非常小，因此天体物理学家们也利用这次事件来测试爱因斯坦的广义相对论。GW230529与爱因斯坦理论的预测完全一致，为使用LVK引力波事件对替代引力理论进行限制提供了最好的约束。

科学家们只能猜测较重的紧凑天体—— most likely a lightweight black hole——是如何形成的。它太轻了，不可能是超新星直接产物。可能是在超新星爆炸中形成的，其中最初爆炸中喷射出的物质回落到形成的新黑洞上导致其增长。更不可能的是，黑洞是在两个中子星合并时形成的。早期宇宙中的原始黑洞也是一种可能性，但不太可能。最后，研究人员也不能完全排除较重的对象不是一个轻黑洞，而是一个极其重的和中子星的可能性。

Post by: belter

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