緻密星團中黑洞-中子星的併合可能無法釋放電磁波_風聞

原創：牧夫天文

翻譯：葛文迪

校對：牧夫校對組

編排：陶邦惠

後台：庫特莉亞芙卡 李子琦

原文鏈接：

https://phys.org/news/2020-05-black-holes-neutron-stars-merge.html

在如圖中所示的球狀星團NGC3201這類天體稠密的環境中，黑洞-中子星併合無法被觀測到，即在融合過程中不釋放電磁輻射。

圖片來源：歐洲南方天文台（ESO）

海森堡大學天文計算研究所的Manuel Arca Sedda博士在一項電腦仿真的研究中得到了一個新的結論：發生在緻密星團中的黑洞與中子星的併合與發生在恆星很少的孤立區域中的十分不同，它們的相關特性對於研究引力波以及引力波源十分重要。這項研究或許能解釋天文學家們在2019年觀測到的兩個大質量天體的融合。目前已發表發表在刊物Communications Physics當中。

大質量恆星死亡時超新星爆發後留下的殼狀結構

圖片來源：錢德拉X射線天文台

那些質量遠遠超過太陽的恆星通常以中子星或黑洞的形式結束他們的生命。中子星會發出規律的射線脈衝，因而可以被探測到。例如，在2017年08月，當人們第一次觀測到雙中子星併合，全球的科學家們都用他們的望遠鏡觀測到了來自此次爆發的光線。而黑洞則通常隱匿起來，因為它們的引力強到連光線也無法逃離，也就無法通過電磁探測器觀測了。

雙黑洞併合的概念圖

圖片來源：Victor de Schwanberg

雙黑洞的併合可能無法被觀測到，但是通過時空中的漣漪——引力波，還是可以“看到”它的。諸如美國的激光干涉引力波觀測站（LIGO）之類的探測器，是可以探測到這些引力波的。2015年人類首次探測到了雙黑洞併合產生的引力波。但是黑洞併合並非產生引力波的唯一途徑，雙中子星或黑洞-中子星的併合同樣可以產生引力波。根據Arca Sedda博士説，區分這些引力波的不同之處是探測這些併合的重大難題。

黑洞-恆星二元體系與一元中子星之間的相互作用

圖片來源：Dissecting the properties of neutron star–black hole mergers originating in dense star clusters

在Arca

Sedda博士的研究中，海森堡的研究人員分析了幾對黑洞與中子星的併合。他用電腦仿真來詳細研究由一個恆星組成的系統與一個緻密天體，如黑洞，以及一個用於融合的大質量伴星之間的相互作用。結果顯示，這樣的三體系統事實上有助於黑洞和中子星在球狀星團這樣的恆星密集區域發生併合。Arca Sedda解釋道“我們可以將這類特殊的併合與孤立區域的併合區別開來。”

黑洞與中子星的融合最早是在2019年08月被引力波觀測站觀測到的。然而全世界的光學天文台都不能在引力波信號產生的區域找到相應的電磁現象，表明這個黑洞沒有摧毀這個中子星而是直接吞併了它。根據Arca Sedda博士説，如果這一點得到證實，那麼這可能是首次在天體稠密環境中探測到黑洞-中子星併合。

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