天文学家被一个令人困惑的黑洞惊呆了：“出乎意料且令人兴奋的发现！”

可视化两个吸气并合并并发出引力波的黑洞的合并。一个黑洞的质量是另一个黑洞的9.2倍，并且两个对象都不旋转。

LIGO和处女座的第三次观测（O3）产生的异常引力波事件的收获在增加。今天发布的一个新信号来自一个23太阳质量的黑洞与一个比其轻9倍的物体的合并。第二个物体是神秘的：它的测量质量使它处于已知的最重中子星和已知的最轻黑洞之间的所谓“质量间隙”中。尽管研究人员无法确定其真实性质，但有一点很明确：观察这对不寻常的对挑战了当前对此类系统如何诞生和进化的理解。

波茨坦马克斯普朗克引力物理研究所（阿尔伯特·爱因斯坦研究所； AEI）“天体物理学和宇宙论相对论”的博士后研究员Abhirup Ghosh说：“ GW190814是一个出乎意料且令人兴奋的发现。”“这是独特的，因为它具有两个出色的功能。我们从未见过来自这样一个系统的引力波信号，在该系统中，个体质量是不同的：黑洞是我们太阳质量的23倍，与一个物体合并的质量是太阳质量的2.6倍。但是，使我们感到困惑的是，我们不确定打火机物体的性质。如果确实是黑洞，那么它是最轻的；如果它是中子星，则它是我们在两个紧凑物体的双星系统中观察到的最大质量。”

由于质量不均等，GW190814很难检测到（甚至看不到）中子星潮汐变形的指纹图谱，这些指纹会泄漏中子星的存在。因此，尚不清楚打火机是黑洞还是中子星。如果它实际上是一个中子星，它将异常庞大，并且将挑战我们对中子星物质的行为以及这些物体的质量的理解。

这四个图像中的每个图像都以不同的颜色显示引力波信号的不同模式（或泛音）。从左到右，从上到下，面板显示四极（橙色），八极（品红色），六极（紫色）和32极（蓝色）模式。

“由于物体的质量如此不同，我们清楚地确定了高次谐波的引力波嗡嗡声，这与乐器的泛音相似，”位于天体物理学和宇宙论相对论的研究小组负责人乔纳森·盖尔（Jonathan Gair）说。在波茨坦的AEI。“这些谐波–仅在GW190814中第二次出现–使我们能够更精确地测量双星系统的某些天体特性，并能够对爱因斯坦的广义相对论进行新的检验。”

LIGO探测器和处女座探测器在2019年8月14日，在探测器进行第三次观测O3期间都观测到GW190814，这是GW170814之后的第二天，这是所有三台仪器观测到的第一个信号。

“由于观察到这样的大声信号而成分质量完全不同，并且持续了大约10秒钟，我们获得了迄今为止对黑洞自旋的最精确的引力波测量结果，”该系统主任Alessandra Buonanno解释说：“波茨坦AEI的“天体与宇宙相对论”裁定。“这很重要，因为黑洞的旋转会携带有关其诞生和演化的信息。我们发现，这种质量为23个太阳能的黑洞旋转得很慢：不到广义相对论所允许的最大旋转的7％。”

“要知道这种不寻常的二进制系统是在什么环境中诞生的，以及它是如何演化的，真的很难。它不同于我们从二元合并总数的模拟中了解到的大多数系统，”汉诺威AEI独立马克斯·普朗克研究小组负责人Frank Ohme说。他补充说：“ GW190814和类似的未来信号可以帮助我们更好地理解这种出乎意料的新型双星系统，以及产生大量中子星或轻型黑洞的过程。”

天文学家最好的猜测是，该系统是在密集的年轻恒星团或活跃的银河核周围形成的。根据他们对宇宙中存在多少这样的系统以及它们合并的频率的估计，他们希望在未来的LIGO /处女座观测中观察到更多这样的系统。

不相等的质量将自身烙印在发出的重力波信号上，这又使科学家能够更精确地确定其某些天体性质，例如到系统的距离。

对LIGO和处女座数据的详细分析表明，合并发生在距地球约7.8亿光年的距离处。它的天空位置可以确定为相当于南部天空星座“雕刻家”大约90颗满月的区域。

AEI研究人员为检测和分析GW190814做出了贡献。他们提供了合并的黑洞引力波的精确模型，其中包括黑洞自旋的进动，占主导地位的四极子以外的多极矩以及潜在的中子星引入的潮汐效应。伴侣。波形中刻印的这些特征对于提取有关信号源特性的独特信息并进行广义相对论测试至关重要。AEI Potsdam的高性能计算机集群“ Minerva”和“ Hypatia”用于开发用于分析的波形模型。

在精确确定距离和天空位置的情况下，LIGO和处女座的科学家还使用GW190814（以及他们对双星中子星合并的早期观测）获得了哈勃常数的新引力波测量值，即宇宙膨胀的速率。结果比以前的重力波测定要好；它不如但精确，但与其他哈勃常数测量结果一致。

LIGO和处女座的科学家们还使用GW190814从爱因斯坦的广义相对论的预测中寻找信号的偏差。即使这个代表新型二进制合并的异常信号也遵循了理论的预测。

该发现是国际重力波探测器网络第三次观测（O3）的第三次报告。三个大型探测器的科学家对仪器进行了几项技术升级。

“在O3中，我们使用了压缩光将LIGO和处女座的灵敏度提高了40％。我们率先在德国-英国探测器GEO600上仔细调节激光的量子力学性能，”汉诺威原子能研究所（AEI Hannover）主任，汉诺威莱布尼兹大学引力物理研究所所长Karsten Danzmann解释说。“ AEI正在全球范围内努力最大限度地提高挤压程度，而我们在这项技术上的进步将使所有未来的重力波探测器受益。”

LIGO和处女座的研究人员针对O3中发生的56次重力波事件（候选）发出了警报，持续时间为2019年4月1日至2020年3月27日。到目前为止，已经确认并公开了三名候选人。LIGO和处女座的科学家正在检查所有剩余的53位候选人，并将发表所有经过详细跟踪分析证实其天体起源的人。

有关此研究的更多信息：

LIGO-处女座引力波天文台发现“质量差距”中的神秘天文物体天文学家在质量差距中发现神秘物体

参考：“ GW190814：由23个太阳质量黑洞与2.6个太阳质量致密物体合并而成的引力波”，作者：R。Abbott，TD Abbott，S。Abraham，F。Acernese，K。Ackley，C。Adams，RX Adhikari，VB Adya， C.Affeldt，M.Agathos，K.Agatsuma，N.Aggarwal，OD Aguiar，A.Aich，L.Aiello，A.Ain，P.Ajith，S.Akcay，G.Allen，A.Allocca，PA Altin， A.Amato，S.Anand，A.Ananyeva，SB Anderson，WG Anderson，SV Angelova，S.Ansoldi，S.Antier，S.Appert，K.Arai，MC Araya，JS Areeda，M.Arène，N.Arnaud ，SM Aronson，KG Arun，Y。Asali，S。Ascenzi，G。Ashton，SM Aston，P。Astone，F。Aubin，P。Aufmuth，K。AultONeal，C。Austin，V。Avendano，S。Babak， P.培根，F.Badaracco，MKM Bader，S.Bae，AM Baer，J.Baird，F.Baldaccini，G.Balladin，SW鲍尔默，A.Bals，A.Balsamo，G.Baltus，S.Banagiri，D 。Bankar，RS Bankar，JC Barayoga，C。Barbieri，BC Barish，D.Barker，K.Barkett，P.Barneo，F.Barone，B.Barr，L.Barsotti，M.Barsuglia和D.Barta J. Bartlett，I。Bartos，R。Bassiri，A。Basti，M。Bawaj，JC Bayley，M。Bazzan，B.Bécsy，M。Bejger，I。Belahcene，AS Bell，D.Beniwal，MG Benjamin， R. 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10.3847 / 2041-8213 / ab960f