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通过在太空中探测到的引力波可以揭示黑洞的种子

2019-05-28

  由达勒姆大学计算宇宙学研究所领导的科学家进行了巨大的宇宙学模拟,可用于预测可能检测到怪物黑洞之间碰撞引起的引力波的速率。

  研究人员表示,这些波的振幅和频率可以揭示第一个黑洞自130亿年前形成以来种子的初始质量,并为它们的形成原因提供了进一步的线索。

  该研究将于今天(2016年6月27日,星期一)在英国诺丁汉举行的皇家天文学会全国天文学会议上进行。它由科学和技术设施委员会,欧洲研究理事会和比利时大学间吸引力计划资助。

  该研究结合了EAGLE项目的模拟 - 该项目旨在创建计算机内已知宇宙的真实模拟 - 使用模型计算引力波信号。

  研究人员表示,每年应使用天基仪器(例如将于2034年发射的演化激光干涉仪空间天线(eLISA)探测器)进行两次超大质量黑洞碰撞引起的引力波探测。

  2月,国际LIGO和Virgo合作宣布他们首次使用地面仪器探测到引力波,并在6月报告了第二次探测。

  由于eLISA将在太空中 - 并且将比地球上的探测器大至少250,000倍 - 它应该能够探测到由质量高达一百万倍的超大质量黑洞之间的碰撞引起的低得多的频率引力波我们的太阳

  目前的理论认为,这些黑洞的种子是宇宙中第一代恒星生长和崩溃的结果; 密集星团中恒星之间的碰撞; 或早期宇宙中极大质量恒星的直接坍塌。

  由于这些理论中的每一个都预测了超大质量黑洞种子种子的不同初始质量,因此碰撞会产生不同的引力波信号。

  这意味着eLISA的潜在检测可以帮助确定有助于创建超大质量黑洞的机制,以及它们在宇宙历史中形成的时间。

  杜勒姆大学计算宇宙学研究所的首席作家Jaime Salcido说:“更多地了解引力波意味着我们可以用完全不同的方式研究宇宙。

  “这些波是由质量远大于太阳的物体之间的大规模碰撞引起的。

  “通过将引力波的检测与模拟结合起来,我们可以最终确定何时以及如何形成超大质量黑洞的第一粒种子。”

  达勒姆大学计算宇宙学研究所的Richard Bower教授补充说:“黑洞是星系形成的基础,被认为是大多数星系的中心,包括我们自己的银河系。

  “发现它们如何成为它们所处的位置是宇宙学和天文学未解决的问题之一。

  “我们的研究表明,基于空间的探测器将如何为超大质量黑洞的性质提供新的见解。”

  引力波是100年前阿尔伯特爱因斯坦首次预测的,是他的广义相对论。

  波是由宇宙中的暴力事件引起的同心波纹,它们挤压和拉伸时空结构,但大多数都是如此微弱,无法被探测到。

  LIGO使用地面仪器(称为干涉仪)探测到引力波,它使用激光束来捕捉由波浪引起的细微干扰。

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