罕見!9億光年外,黑洞與中子星激烈大戰!最終鹿死誰手?

大千世界 2021/07/01 檢舉 我要評論
 

大千世界,無奇不有,芸芸眾生,眾口難調

文/天空之城團隊

 

黑洞與中子星,是宇宙中十分罕見的極端天體,它們都是由恒星演化到末期而成,而且能夠成為這兩類天體的恒星,質量都是太陽的很多倍。在演化過程中,原始的恒星體積會不斷縮小,因此黑洞與中子星密度都十分的大。比如中子星,它的直徑一般大約只有十餘公里,但上面一立方公分的物質便可重達十億噸,而黑洞的奇點已經超出了現有理論范疇,無法解釋,只能猜測密度趨於無窮大。

兩類天體都可以說是威力無窮。中子星的逃逸速度在10000至150000公里/秒之間,大約是一半光速(地球的逃逸速度是11.2km/s,太陽則是16.7km/s),也就是說,想要離開中子星表面,速度必須要超過這個數位才行。

再說清楚一點的話,那就是物體落至中子星表面的速度將達到150000公里/秒,若一個70公斤的人不小心掉向了一個中子星,而且途中沒有被引力撕碎的話,他撞擊到中子星表面的能量將相當於二億噸TNT當量的威力,相當於全球最大的核彈大沙皇的四倍威力。而黑洞就更恐怖了,相信大家都知道,連光也無法離開黑洞表面,這代表它的逃逸速度已經超過了光速,因此誰也看不到黑洞到底長什麼樣,只能間接地觀察,但黑洞吞噬恒星的場面早就深深地印在人們的腦海裡。

那麼中子星與黑洞到底孰強孰弱?它們兩個相遇的話會出現什麼樣的場景?就在近日,在數億光年外,科學家們發現了兩個史詩戰鬥場景,解答了這個問題,他們旁觀了來自古老時代的黑洞與中子星之間兩場激烈的戰鬥。

美國的鐳射干涉引力波天文臺(LIGO)和義大利的室女座引力波天文臺(Virgo引力波天文臺)捕捉到了宇宙中兩個最極端、最神秘的天體戰鬥,讓人再一次領略到了宇宙的恐怖,這兩個天體之中的任何一個來到地球身邊,甚至什麼都不用做,就能讓地球瞬間化為飛灰。

參戰雙方都是極端天體中的佼佼者,一個是質量為太陽9倍的黑洞,一個是質量為太陽1.9倍的中子星。這場戰鬥發生在遙遠的9億光年外,也發生在古老的9億年前。它們相撞時發出的餘波(即引力波)在2020年被科學家們有幸發現,一發現就讓科學家們興奮不已,因為這種景象十分罕見,這場驚世駭俗的戰鬥將讓科學家們更深一步瞭解黑洞與中子星的性質。

最令人興奮的是,這場戰鬥並不是唯一的,科學家們在10天之後,又發現了一場另外的戰鬥, 規模雖然小了一些,但依舊震撼人心:一個質量是太陽6.5倍的黑洞撞上了一顆質量是太陽1.5倍的中子星,而這場戰鬥發生在10億光年之外。

結果如何?相信大家早已有了自己的看法。沒有出乎意料,兩顆中子星並沒有在黑洞手中堅持多久,黑洞再一次讓人見到了宇宙霸主的恐怖:兩顆中子星均被黑洞乾脆俐落地吞噬合併了,科學家們將此次戰鬥比作上世紀80年代風靡的電子遊戲《吃豆人》,是的,中子星完敗,它們是黑洞嘴裡的豆豆。

這是首次探測到黑洞吞噬中子星的史詩場面,而且一發現就是兩次,可以說十分幸運。這場大碰撞震撼了宇宙的核心,科學家已經探測到它們在宇宙中急速傳播的漣漪,即引力波。

上圖:通過引力波(藍色和橙色)和電磁觀測(黃色和紫色)測量的中子星和黑洞質量。GW 200105 和 GW 200115 為中子星與黑洞的合併事件。

美國的鐳射干涉引力波天文臺(LIGO)和它的姊妹機構義大利的處女座天文臺(Virgo Observatory)共同觀測合併的中子星產生的引力波。 他們的探測器是干涉儀,將鐳射通過真空照射到4公里長L形的兩個臂上。 鐳射發出的光在l型雷射器兩端的鏡子之間來回反射。科學家們利用鐳射測量兩條反射鏡的長度。 如果時空中出現了干擾,比如引力波,光傳播4公里所需的時間在每條臂上都會略有不同,這使得一條臂看起來比另一條長。 科學家測量兩束光回來相遇時的干涉,這就揭示了時空干擾的資訊,發現了這兩場史無前例的戰鬥。

總結

宇宙的恐怖再一次刷新了人們的認知,光是一場碰撞餘波就能傳播10億光年,持續10億年,隨便一個天體就能毀滅地球,宇宙真是太浩大了。

研究發表在《天體物理學雜誌快報》上。

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