如今聽到黑洞與中子星碰撞合併的事件,我們或許不會太驚訝,但科學家最近又有一點新發現:這兩者在宇宙曠野與在稠密星團中的合併情景可能不太一樣。

中子星或黑洞通常是大質量恆星生命終結後的最終樣貌,中子星可以發出規律的輻射脈衝,因此可被望遠鏡探測到,如20178月,當科學家首度觀察到雙中子星合併時,世界各地望遠鏡都檢測到了爆炸所產生的光。

然而黑洞由於引力強,連光線也無法逃逸,因此通常處於隱蔽壯態。假如是雙黑洞併合,則該事件對一般望遠鏡來說或許不可見。但一切都有蛛絲馬跡,愛因斯坦廣義相對論預測黑洞碰撞合併會引起時空漣漪,也就是重力波,而我們有LIGO 重力波探測器可以捕捉驗證。事到如今,LIGO已發現10個黑洞合併之重力波事件。

除了雙黑洞合併會釋放重力波外,雙中子星合併、黑洞與中子星合併也會釋放重力波,其中以黑洞與中子星的合併最難捉摸,為了理解黑洞與中子星如何融合,德國海德堡大學團隊透過電腦模擬由恆星、黑洞組成的聯星系統與第三方大型天體之相互作用;模擬表明,這種三體相互作用的結果實際上可以促進稠密恆星區(比如球狀星團)中的黑洞與中子星合併。

天文學家 Manuel Arca Sedda 解釋,這種系統可以分類成一個特殊家族,因為與恆星孤立地區的合併方式明顯不同。

事實上,黑洞與中子星的合併事件最早在20198月就被重力波探測台觀測到,然而世界各地的光學望遠鏡都未在重力波訊號產生區域找到電磁輻射對應物,這說明黑洞直接一口吞噬了中子星、而沒有先將其摧毀。如果按新研究的理論,這這可能是我們首次在稠密恆星地區中觀察到的黑洞-中子星合併現象。

新論文發表在 Nature 子期刊《Communications Physics》。

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