引力波哭声:首次听到从诞生地点被踢出的婴儿黑洞

天文学家首次测量了新生黑洞的速度和方向,这要归功于黑洞合并后产生的引力波。

这是黑洞反冲的首次完整测量,几乎恰好在首次探测到引力波十年之后——引力波是时空中微小的涟漪,最早由阿尔伯特·爱因斯坦在 1915 年预测,由激光干涉引力波天文台 (LIGO) 于 2015 年 9 月 14 日完成。

在过去的 10 年里,由其合作的引力波探测器 Virgo 和神冈引力波探测器 (KAGRA) 执行的大量探测,描绘了比以往任何时候都更详细的图景。 然而,这些合并中最引人入胜和最具戏剧性的方面之一,一直未被这些探测器“听到”,这些探测器测量由宇宙中最极端的事件引起的时空振铃。 那就是“踢”,它被传递给由这些合并产生的新生黑洞。

这种踢动导致新生黑洞朝一个优选方向发出引力波——这种不平衡导致它加速远离其诞生地点,有时速度高达每小时数百万英里。 速度快到足以让黑洞逃离其母星系。

这种来自黑洞反冲的引力波的不均匀分布应该“听起来”与黑洞合并产生的普通引力波以及双星系统中的黑洞螺旋相遇时发出的时空涟漪非常不同。

该信号也因观察者相对于黑洞反冲的位置而异。 这种差异使科学家能够观察引力波信号,并确定被踢黑洞的方向和速度。

“黑洞合并可以理解为不同信号的叠加,就像管弦乐队的音乐与许多不同乐器演奏的音乐的组合一样,”研究小组负责人、Instituto Galegode Físicade Altas Enerxías (IGFAE) 的研究员 Juan Calderon-Bustillo 说。“然而,这个管弦乐队很特别:位于它周围不同位置的观众将记录不同乐器的组合,这使他们能够了解他们到底在它周围的什么位置。”

黑洞科学家将从中获得乐趣

为了研究新生黑洞的反冲,Calderon-Bustillo 及其同事研究了 LIGO 和 Virgo 于 2019 年记录的两个质量不同的黑洞的合并,即引力波信号 GW 190412。

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