迄今最大黑洞合併：LIGO實驗探測到11個引力波事件

　　2018年12月06日 09:54 　　來源：中國科學報

　　天文學家日前宣布了一系列有關引力波的新發現。

　　這些成果包含4個在2017年發現但未披露的黑洞合併事件，其中一個為迄今為止最大的此類合併事件，由此產生了一個質量超過太陽80倍的黑洞。

　　相關研究發表在激光干涉引力波天文台（LIGO）合作網站上，並於12月3日出現在arXiv儲存庫中。

　　LIGO於2015年首次對源自一次黑洞合併事件的引力波進行了歷史性觀測，此後還報道了其他一些產生引力波的事件。

　　最新公布的數據顯示，總共涉及10次黑洞合併以及兩顆中子星碰撞事件。

　　後者同時也被從射電望遠鏡到天基伽馬射線望遠鏡等一系列其他儀器觀測到，從而有助於解開一系列宇宙之謎。

　　所有這11個事件都被LIGO位於美國路易斯安娜州和華盛頓州的兩個干涉儀觀測到，其中兩個事件也被敏感性稍弱的義大利Virgo天文台觀測到。

　　這些天文台在2017年8月取得了一系列令人震驚的成果——除了中子星，它們在這個月還觀測到4次黑洞合併。

　　Virgo天文台在8月14日完成了它的第一次探測，並為8月17日的中子星搜索貢獻了數據，之後在8月18日又看到了另一次黑洞合併。

　　「然後我的雪茄就抽完了。」荷蘭阿姆斯特丹市國家核與高能物理研究所物理學家、Virgo合作項目發言人Jo van den Brand說。

　　為了編製這份目錄，國際LIGO-Virgo合作項目重新分析了其在2015年和2016年初進行第一次實時監測時獲得的事件數據，以及從2016年底開始、到2017年結束的第二次實時監測得到的事件數據。

　　特別需要指出的是，改進的數據分析技術使該團隊能夠將2015年10月發生的一個事件重新歸類為一次真正的黑洞合併——距離LIGO於9月14日的首次探測還不到一個月。

　　此前，研究人員只是將其描述為一個「候選」事件。

　　該研究團隊還進行了一次「離線」分析，並發現了之前從未發現的事件。

　　德國漢諾威市馬克斯·普朗克引力物理研究所物理學家Karsten Danzmann說：「我們決定等到離線分析完成後，一口氣公布所有的黑洞。」

　　離線分析的結果包括這個質量為太陽80多倍的怪物，根據日期被命名為GW170729。

　　研究人員對於這一發現的自信要低於其他發現，但他們依然決定將其列入目錄。「GW170729仍然很可能是一個真實的事件。」並未參與該合作項目的美國馬里蘭大學帕克分校天體物理學家Cole Miler說。

　　除了這11起事件外，該目錄還首次披露了十幾起「邊際」誘因。

　　這些事件都是由至少兩個干涉儀記錄下來的信號，但研究人員並沒有足夠的信心將其列為一個可能的天體物理事件。

　　LIGO-Virgo程序上的變化放鬆了被合作項目視為事件的標準，也放鬆了實時披露事件的標準。

　　Miller表示，這可能對天文學團體的其他成員有好處。「這意味著他們會有更多的機會跟進。」

　　Jo van den Brand表示，研究團隊急於完成這項工作，以便將精力集中在預計於2019年3月開始的第三次觀測上。

　　自2017年9月以來，這3個探測器一直在進行升級，最終它們的整體靈敏度應該會提高1倍左右。這意味著它們監測的體量以及頻率將會增加8倍。

　　在物理學中，引力波是指時空彎曲中的漣漪，通過波的形式從輻射源向外傳播，這種波以引力輻射的形式傳輸能量。

　　1916年，愛因斯坦基於廣義相對論預言了引力波的存在。引力波的存在是廣義相對論洛倫茲不變性的結果，因為它引入了物質相互作用的傳播速度有限的概念。

　　相比之下，引力波不能夠存在於牛頓的經典引力理論當中，因為牛頓的經典理論假設物質的相互作用傳播是速度無限的。

　　各種各樣的引力波探測器正在建造或者運行當中。可能的引力波探測源包括緻密雙星系統（白矮星、中子星和黑洞）。