双中子星合并和双黑洞合并 现象相同及不同

两种观测现象相同及不同
2025-03-18 04:05:37
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双中子星合并和双黑洞合并,本质上说区别并不大,都是两个天体的碰撞合并,但在现象上有所不同。

中子星是恒星演化到末期,经由重力崩溃发生超新星爆炸之后,可能成为的少数终点之一,质量介于太阳质量的1.35到2.1倍,半径则在10至20公里之间(质量越大半径越小,最大半径可能不超过30公里)。但质量不能大于3倍太阳质量,这个限度称为“奥本海默-沃尔可夫极限”。如果超新星爆发后的残骸质量大于3倍太阳质量,它将不可避免的成为黑洞。

虽然理论上对于黑洞的质量既没有下限,也没有上限,但由一颗恒星引力坍缩形成的黑洞,其质量一般在3-10倍太阳质量之间。

2017年8月17日,分布在全球各地的天文学家们获得了一个消息,两个探测器探测到了一个持续时间为100秒左右的新引力波信号,其形式与两个中子星的并合相一致。在该引力波信号到达后大约1.7秒,NASA费米卫星搭载的伽玛暴监测器(GBM)和欧洲INTEGRAL望远镜搭载的SPI-ACS探测器均探测到了一个暗弱的短时标伽马射线暴。经计算,该伽马射线暴在一分钟之内,就可以释放出相当于几百个太阳一百亿年释放能量的总和。

2016年2月11日,科学家们探测到由13亿光年之外的两颗黑洞在合并的最后阶段产生的引力波。这也是人类第一次探测到引力波。

科学家认为,两个黑洞并合前,会在与彼此的绕转中搅动周围的时空,向四周散发出涟漪般的引力波。这些引力波带走了一部分双黑洞系统的引力势能,让两个黑洞越绕越近、越近越快。而两个黑洞最终并合之后,融合成的大黑洞会经过几下“摇摆”,才会融成完美的球形。在这个过程中,很可能并没有伽马射线暴,只是吸引力将会将两个黑洞彻底的吸引到一起,成为一个更大的黑洞。科学家猜测,黑洞合并释放的能量中的绝大部分,是被迅速扩散的引力波带走的。

在2017年9月的第四次引力波发布会上,科学家宣布,这次探测到的引力波是由双中子星合并而产生,之前公布的4例引力波事件都是由双黑洞所产生。二者之间最大的差别就在于,双中子星合并会产生电磁波辐射,而对于黑洞而言,我们通常认为不会产生,这一点也得到了观测上的验证。