X射线和引力波照射的大规模黑洞碰撞

时间：2021-09-09 17:52:14 来源：

伯明翰大学的一组研究人员进行的一项新研究发现，在下一个十年初，在引力波和X射线中可能同时观察到超大质量黑洞的碰撞。

欧洲航天局（ESA）最近宣布，其2030年代的两个主要空间天文台的发射时间可同时使用。这些任务包括下一代雅典X射线太空望远镜Athena和首个基于太空的重力波天文台LISA，将相互协调以在一年之内开始观测，并且可能至少要进行四年的重复科学操作。

根据本周发表在《自然天文学》上的新研究，欧空局的决定将为天文学家提供史无前例的机会，为他们绘制宇宙中一些最剧烈的宇宙事件的多信使图，这些图迄今尚未被发现，并且位于围绕宇宙演化的长期谜团的核心。

它们包括遥远宇宙中星系核心中超大质量黑洞的碰撞，以及大多数星系中心的巨大黑洞对恒星致密物体（如中子星和黑洞）的“吞噬”。

LISA测得的引力波将查明合并引起的时空波动，而雅典娜（Athena）观察到的X射线则揭示了该环境中的高温高能物理过程。结合这两个使者以在这些系统中观察相同的现象，将使我们对巨大的黑洞和星系如何共同演化，巨大的黑洞如何生长其质量和积聚以及气体在这些黑洞周围的作用的理解有了巨大的飞跃。。

这些是天体物理学中一些悬而未决的大问题，数十年来一直困扰着科学家。

伯明翰大学天体物理学讲师，雅典娜和LISA联盟的成员Sean McGee博士主持了这项研究。他说：“同时观测这些事件的前景是未知的领域，并可能带来巨大的进步。在我们对超大质量黑洞及其在星系中的生长方式的理解方面，这有望成为一场革命。”

伯明翰大学引力波天文学研究所所长，该研究的合著者Alberto Vecchio教授说：“我从事LISA研究已有20年了，将力量与有史以来设计成能够正确地注视星系中心的最强大的X射线眼相结合的前景有望使这一长途飞行更加有意义。很难准确地预测我们将要发现的东西：我们应该扣好安全带，因为这将是一个很大的旅程。”

在执行任务期间，可能有多达10个质量为太阳质量100,000到10,000,000倍的黑洞合并，这两个信号的强度足以被两个天文台观测到。尽管由于我们目前对这些合并过程中发生的物理现象和发生的频率缺乏了解，天文台可以观测到更多或更少的这些事件。确实，这些问题将由观察结果回答。

此外，LISA将探测到恒星质量黑洞合并的早期阶段，这将在地面重力波天文台的探测中得出结论。这种早期检测将使Athena在合并发生的确切时刻观察二进制位置。

参考：Sean McGee，Alberto Sesana和Alberto Vecchio的“将引力波和X射线现象与LISA和雅典娜的联合观测联系起来”，2020年1月6日，自然天文学。DOI：
10.1038 / s41550-019-0969-7

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