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GW190521:最大的黑洞碰撞与中间质量黑洞作为残余物

20世纪9月2日

GW190521是一种突破性的重力波观察,它彻底改变了我们对黑洞形成的知识,并提供了研究重力理论的新方法。

什么是gw190521活动?

GW190521事件是在二进制系统中碰撞的两个黑洞的碰撞期间发出的引力波信号,其在二进制系统中的阳光质量的66倍,形成一个残余的黑洞,质量为阳光质量的142倍。它是由一个大约5千兆字符串的来源产生的,当宇宙大约是其年龄的一半时,使其成为目前最远的重力波来源之一。

在紧凑的二元系统中(参见图2),两个黑洞升级,彼此更靠近,最终碰撞并发出一种引力波突发。最后,系统落入一个最终的黑洞。该信号具有三个阶段 - Inspiral相,合并相和旋转阶段。较重的二元系统通过我们的探测器的最低可检测频率快速传递到聚结,产生更短的信号。观察到来自GW190521的信号的持续时间为0.1秒。

 

 

 

图2:从二进制轨道中的两个黑洞的碰撞中代表了引力波信号的三种不同制度的卡通。

是什么让gw190521一个有趣的事件?

  • 最后的黑洞不仅是到目前为止检测到的所有Ligo-Virgo黑洞中最大的黑洞[请参阅。图3,也是由Ligo-Virgo探测器观察到的第一中间质量(太阳的100-100,000倍)黑洞。
  • 该事件源自两种特别大规模的黑洞的碰撞,对测试爱因斯坦的一般相对论理论进行了独特的机会。
  • 这是二元系统中的非凡沉重的恒星块状黑洞,挑战我们对黑洞形成的理解。

图3:Stellar墓地中的群众(在太阳能群体中)点击此处查看全分辨率图像,此图形显示通过电磁观测(紫色)检测到的黑洞,通过引力波观察测量(蓝色)测量的黑洞,测量中子恒星通过引力波(橙色)检测到电磁观测(黄色)和中子恒星。 GW190521以图形的中间突出显示,作为两个黑洞的合并,该黑洞产生了一个残余物,该残余物是在引力波中观察到的最巨大的黑洞。 [图片信用:Ligo-Virgo / Northwestern U。

188比分直播网对发现的贡献

教授的引力波物理组。来自物理部的Archana Pai IIT Bombay.在Ligo-Virgo数据中的中间群众黑洞中发挥着关键作用,以及自利焦科学和处女座协作的同事,自首次观察Ligo探测器。

来自大规模黑洞二进制文件的引力波信号短持续时间,因此需要在可能的短持续时间噪声瞬变进行广泛仔细审查。为了确认这种弱引力波信号的天体性质,科学家研究并评估噪音可能模仿信号的可能性。本集团,尤其是博士学生Kountav Chandra以及教授。 PAI严格评估GW190521在专业相位匹配信号检测搜索中的检测意义与利焦维哥科学协作的同事。此外,该组有助于评估各种引力波搜索中间质量黑洞二进制文件的距离达到。

制作大黑洞

天文学家根据他们的群体分类黑洞。在质量范围的一端是“恒星大规模黑洞”,质量低于太阳质量的100倍。此类黑洞成对构成观察到的Ligo-Virgo黑洞并购到目前为止。

他们被认为是大规模恒星的最终阶段,并在经历挥发性超新型爆炸阶段后引力塌陷形成。天体物理模型表明,具有大量的黑洞在约65到120倍之间的阳光质量不能通过坍塌的星形形成。该质量范围称为“质量差距”。

黑洞质量范围的另一端是“超大的黑洞”,群众以上数十万到云的数十亿次。我们自己的银河系Galaxy在其中心的阳光质量的黑洞有400万倍。究竟如何形成这些怪物黑洞仍然有点神秘。

恒星质量和超大的黑洞之间是“中间质量黑洞”(IMBH)的神秘领域,群众在阳光下100-100,000倍。在天文学中没有结论直接观察,直至观察GW190521。

从GW190521中汲取的经验教训

  • 剩余的黑洞质量超过100倍的阳光质量使其首先直接观察引力波天文学的IMBH。
  • 质量为85倍的主要黑洞,太阳的质量落在禁止的质量差距中。这表明了宇宙中大规模黑洞的替代方式 - 可能在特殊环境中的较小黑洞的成对之间的连续碰撞,例如具有紧密间隔的空隙的球形群。

用GW190521测试重力

GW190521信号提供了一个独特的机会来测试相对论的一般理论,尤其是测试该合并和沿着信号的折扣部分。进行测试以搜索从重力的替代理论预测的信号的额外特征。 GW190521的观察与由爱因斯坦一般的相对论理论给出的物理学一致。

Ligo-India的重要来源

Ligo-India将在学习更多关于此类大型二进制文件的源特性方面发挥重要作用。由于其相对于全球其他探测器的地理位置,利戈印度将实现紧凑的二进制黑洞合并事件的更精确定位。此外,在检测器网络中添加一个探测器将使网络能够使Einstein的重力理论更高,更详细地测试。

丰富的遗产

在过去三十年中,印度科学家对引力波科学的贡献使得贡献。特别地,它们对从多个探测器的噪声数据中寻找噪声数据中的嘈杂数据中的二进制文件的基本算法有助于通过求解爱因斯坦的方程来计算来自众多乐器和环境文物的天体物理信号,在解释中,在分离出古怪的方程中的理论波形联合引力波和伽马射线观测,爱因斯坦理论的测试以及数据分析的许多其他方面。

作为LIC的Ligo科学协作的印度队包括CMI Chennai的科学家,DCSEM孟买,ICTS-TIFR班加罗尔,Iiser Kolkata,Iiser Pune,IIT Bombay,Iit Gandhinagar,IIT Hyderabad,Iit Madras,ICR Gandhinagar,ICANA浦那,ICAA浦那,RRCAT indore,sinp kolkata和tifr mumbai。自2017年年以来,IIT Bombay.一直积极参与利戈科学。主要研究重点是寻找重力波窗中的中间质量黑洞。

额外资源

1. GW190521科学摘要 //www.ligo.org/science/publication-gw190521/

2. LISC公告页面 //www.ligo-india.in/gw190521/