揭示了奇怪的黑洞合并的新可能解释

时间：2021-09-21 18:52:09 来源：

绕轨道的两个黑洞的艺术家例证。

ARC引力波发现卓越中心（OzGrav）的科学家揭示了对最近宣布的黑洞合并的另一种解释。该论文刚刚被《天体物理学杂志快报》接受。

在2019年4月12日，LIGO和处女座天文台从两个黑洞合并的异常宇宙事件中检测到了引力波-时空上的涟漪。与之前报道的十个黑洞合并不同，黑洞合并中两个黑洞可能具有相等或几乎相等的质量，此事件称为GW190412，肯定有两个非常不相等的黑洞，其中较重的黑洞可能重三到四倍比打火机更轻

此外，发现文件（2020年4月19日在澳大利亚发布）报告说，至少有一个合并的黑洞必须旋转：绕其轴旋转。但是，重力波无法精确测量单个的自旋。只能测量特定的旋转组合。因此，要推断个体旋转，必须基于科学模型做出假设。LIGO和处女座的合作假定较重的第一胎黑洞可能正在旋转，并报告说它在引力波发现论文中有一个适度的自旋。

这项发现宣布后的24小时内，莫纳什大学（Monash University）的OzGrav首席研究员伊利亚·曼德尔（Ilya Mandel）和日内瓦大学的合作者塔索斯·弗拉戈斯（Tassos Fragos）撰写了一份后续论文，该论文刚刚被《天体物理学杂志快报》接受。受最新最好的双星质量恒星演化模型的启发，曼德尔和弗拉戈斯认为，事件中质量更大或“更重”的黑洞正在缓慢旋转。而“较轻”黑洞的旋转速度非常快，与轨道运动的方向相同。

p表示较轻黑洞沿轨道方向（水平轴）无量纲自旋的概率分布，以及由Mandel和Fragos找到的质量比（垂直轴）。

曼德尔（Mandel）和弗拉戈斯（Fragos）指出，如果孤立的成对的恒星围绕彼此绕行运行而产生了合并的黑洞，那么它们自然会产生先生的，较重的黑洞，其旋转非常缓慢。在恒星形成黑洞之前，它先演化为带有气态包膜的巨人。当它这样做时，它会放慢速度，就像一个旋转的滑冰运动员伸出她的手臂一样。当双星中另一颗恒星施加的极端潮汐力将其剥去时，就会留下一个缓慢旋转的中心核，该中心核最终坍塌成为一个缓慢旋转的黑洞。

通常，对第二颗较轻的恒星也应采用相同的过程，该恒星最终会塌陷到较亮的黑洞中。但是，当第二颗恒星失去其气体包裹层时，二元间隔可能足够小，以至于裸露的恒星芯可以通过“潮汐锁定”旋转。

曼德尔解释说：“潮汐锁定发生在来自轨道伴星的潮汐迫使一个物体旋转的周期（即围绕它的轴旋转所花费的时间）等于该双星系统整个轨道所花费的时间。例如，潮汐将月球锁定在地球上会使月球旋转相同的28天，该时间等于其绕地球运行的周期。这就解释了为什么除了听平克·弗洛伊德（Pink Floyd）时，我们再也看不到月球的黑暗面。’

因此，有时第二个黑洞会旋转并快速旋转。Mandel和Fragos发现在GW190412事件中就是这种情况。由于潮汐锁定只会在非常紧凑的二进制文件中发生，因此此类系统也应在其形成后立即合并。

尽管很难确定这一解释，但将来发现黑洞合并将使该模型的测试更加准确。

参考：伊利亚·曼德尔（Ilya Mandel）和塔索斯·弗拉戈斯（Tassos Fragos）于2020年4月20日发表了“对GW190412的另一种解释，认为它是二进制的黑洞与快速旋转的次级合并”，接受天体物理学杂志Letters.arXiv：
2004.09288

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