【新聞脈搏】兩個深不見底的黑洞碰撞之後,結果出人意表…

黑洞由於引力異常強大,連電磁輻射和光線也無法逃脫,因此理論上無人能用肉眼捕捉黑洞,只能憑黑洞形成時所產生的巨大重力波(gravitational wave)而偵測到。因此,當黑洞碰撞和合併時,由於兩個都看不到,更加不會被觀測到。

科學期刊《物理評論快報》(Physical Review Letters)今年6月發表的一篇論文報道,一群科學家表示首次偵測到兩個黑洞合併時所產生的耀斑(flare),比太陽所釋放出來的光亮一萬億倍。

研究的主要作者、美國加州理工學院天文學教授馬修‧格拉咸(Matthew Graham)說:「我們看到來自宇宙未見部分的視覺信號。」

2019年5月21日,美國國家科學基金會(National Science Foundation)的雷射干涉儀重力波觀測站(Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory,簡稱LIGO)發現接收到太空中的重力波訊號,顯示這是來自超大質量的黑洞合併,科學家稱這次事件為「S190521g」。

34日後,位於加州聖迭戈(San Diego)茲威基瞬變設施(Zwicky Transient Facility,簡稱ZTF)偵測到這次黑洞合併時產生的耀斑。同時是茲威基瞬變設施項目科學家科學家的格拉咸和他的研究團隊分析了ZTF所蒐集到的數據,並在日前發表了有關研究。

科學家經仔細分析,這次驚人的合併在一個名為「J1249+3449」的超大質量黑洞附近發生,這個黑洞距離地球40億光年,直徑相當於地球環境太陽軌道的距離。而牽涉的兩個黑洞面積與懷特島(該島位於英倫海峽、面積約380 平方公里)相約,合併後的特大黑洞總質量相等於50個太陽。

當時這兩個黑洞是以螺旋型向內合併,同時產生了重力波訊號,大量塵埃和氣體,被放射到附近的太空。

主導研究的格拉咸說:「這個超大質量黑洞在這次突如其來出現了耀斑之前已經存在多年了。我們的結論是,這些耀斑很可能是黑洞合併時所產生的。」

過往一些天文學家假設,在不尋常的情况下如黑洞合併時,黑洞吸積盤周圍的氣體可能會因高速運行而產生光,而這是首次科學家偵測到這種現象。

吸積盤是一個由恆星、塵埃和氣體組成的光環,圍繞着巨大的中央沉洞(sinkhole)旋轉。紐約市立大學研究生中心的薩維克·福特(K.E. Saavik Ford)將吸積盤比喻「像憤怒的蜜蜂聚集在一隻蜂后周圍一樣。」

這個發現有助證實有關黑洞的一個中心問題,即宇宙中的重量級黑洞遠遠超過應有的數量。古代恆星衰亡後坍塌收縮而形成了黑洞,這些黑洞合併而形成更大的黑洞,但在理論上,部分大型黑洞要擴大到可被觀測到的體積,所需的時間應該比宇宙的年齡更長。在邏輯上又怎可能呢?

一個可能的解釋是,這些黑洞是經過多輪合併而形成的。伯明翰大學重力波天文學研究所所長阿爾伯特·維切奧Alberto Vecchio說:「倘多個黑洞可以聚集在一起,那麼多輪合併的可能性更大。而氣體就是黏合劑。」

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