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新重力波事件再发现中子星罕见碰撞对象,可能是超轻黑洞

中子星与另一颗中子星、恒星黑洞碰撞已不足为奇,去年,一场中子星与罕见物体碰撞让研究人员更趋之若鹜,据分析,该物体很可能是迄今已知最轻的黑洞。

2023年5月29日,LIGO-Virgo-KAGRA重力波合作组织在距地球约6.5亿光年的宇宙区域检测到重力波讯号GW230529,来自1颗中子星与1个神秘物体碰撞合并,前者质量为太阳1.2~2倍,身份无庸置疑,但后者质量为太阳2.5~4.5倍,仅靠重力波讯号无法揭示该神秘物体性质。

我们只知道这个物体比中子星的质量极限(太阳质量2.5倍)重,比目前最轻的黑洞(太阳质量5倍)轻,落在区分中子星与黑洞的“质量间隙(massgap)”内。

简单说,目前数据还无法判断它是超小黑洞还是超大中子星,但因已超出中子星质量理论上限,所以归类为微小黑洞是目前最合理解释。

恒星黑洞由大质量恒星经历超新星爆炸诞生,但一些恒星演化模型预测,落在“质量间隙”内的黑洞并非直接由大质量恒星死亡形成。

截至目前,只有GW230529和另一个GW190814重力波讯号的其中一个碰撞对象是质量间隙致密天体,而新发现的GW230529暗示质量间隙天体可能没有之前想象得少,对联星系统演化、致密物体合并的电磁理论等都有重要影响。

未来探测这些类似事件(尤其伴随电磁辐射爆发),可能是解决质量间隙之谜的关键。

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