银河系存在着一亿个每天相互吞噬的黑洞

一亿个黑洞高频率相互吞噬，会是怎样的场景？...



一项新研究发现，黑洞合并要比科学家此前认为的更多，这一发现对未来的引力波研究具有重要意义。在对宇宙进行“人口普查”、统计黑洞数量和对黑洞进行分类之后，新研究得出“银河系存在1亿个黑洞”的结论。该研究论文刊登在最近一期《皇家天文学会月报》上。

2016年1月，激光干涉引力波天文台（以下简称LIGO）的科学家宣布首次探测到引力波，就此创造历史。这一次的引力波由两个黑洞合并导致。LIGO天文台由美国国家科学基金会资助，加州理工学院和麻省理工学院负责操作，致力于研究爱因斯坦广义相对论预言的引力波。

根据加州大学欧文分校宇宙学中心的一支天文学家小组进行的新研究，黑洞合并要比科学家此前认为的更为多。在对宇宙进行“人口普查”、统计黑洞数量和对黑洞进行分类之后，研究小组认为银河系存在1亿个黑洞。

在论文《黑洞普查：宇宙恒星遗迹数量及对LIGO的启示》中，研究小组详细阐述了他们的发现。研究小组对LIGO天文台探测到的引力波信号进行了分析，此项研究由加州大学欧文分校物理学与天文学系博士后奥利弗·阿尔伯特领导。研究在一年半前进行，也就是在LIGO宣布首次探测到引力波后不久。这一次的引力波由两个遥远黑洞合并导致，每个的质量均在太阳的30倍左右。研究论文合著者、加州大学欧文分校的物理学与天文学教授詹姆斯·布洛克在一份新闻稿中指出：“探测到引力波是一项巨大成就，因为这证实了爱因斯坦广义相对论的一个重要预言。在对实际结果背后的天文物理学进行深入分析之后，我们发现两个质量约为太阳30倍的黑洞在互相合并。这是一项令人吃惊的发现，促使我们提出疑问——这种级别的黑洞究竟有多普遍？又是否经常上演互相吞噬？”

天文学家一贯认为黑洞的质量通常与太阳不相上下。他们试图从星系形成角度，解释LIGO探测到的多个引力波信号。此外，他们还创建了一个框架，预测未来的黑洞合并。随后，他们估算出银河系存在1亿黑洞，其中有1000万个黑洞的质量是太阳的30倍左右。2016年LIGO探测到的引力波就是由这种级别的黑洞合并导致。矮星系的黑洞数量在100个左右（例如距银河系中央大约25万光年的天龙座矮星系）。

研究发现绝大多数低质量黑洞（太阳质量的10倍）所在星系的质量可达到太阳的1万亿倍，大质量黑洞（太阳质量的50倍）所在星系的质量是太阳的100亿倍左右（例如矮星系）。在对星系质量与恒星金属丰度之间的关系进行分析后，他们认为星系的黑洞数量与恒星质量存在密切关系。

此外，他们还试图确定成对出现的黑洞的普遍程度、发生合并的频率以及需要多少时间完成合并，分析结果显示只需极少数黑洞合并便可解释LIGO的观测发现。科学家可以根据这项研究，预测未来十年的更大质量黑洞合并。

研究论文合著者、加州大学欧文分校的物理学与天文学教授马诺乔·卡普林哈特表示：“我们的研究显示，只需0.1%到1%的黑洞发生合并便可解释LIGO的观测发现。当然，黑洞要在一个合理时间段内靠得很近，而后发生互相吞噬。这是一个开放性问题。如果当前有关恒星演化的理论是正确的，根据我们的计算，几年后便可观测到质量50倍于太阳的黑洞互相吞噬。”

换句话说，银河系“盛产”黑洞，而且互相吞噬的频率很高（相对于宇宙时间尺度而言）。这意味着未来我们将能探测到更多引力波。这并不令人感到吃惊，因为自2016年冬季以来LIGO已经两次发现引力波。未来，更多关于引力波的发现正待我们去钻研，天文学家也将拥有更多机会研究黑洞的互相吞噬，同时揭示黑洞互相吞噬这个现象背后的物理学原理。

来源：https://www.universetoday.com/

作者：马特·威廉斯（Matt Williams）

译者：牛树军

责编：钟狼将 陈田

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