引力波起源 探测到的引力波来源于原始黑洞?

2019-04-27 - 引力波

日本天文学家报告称,激光干涉引力波天文台(LIGO)和处女座干涉仪(Virgo)最近合作发现的双黑洞,可能是在宇宙大爆炸后不久形成的原始实体。如果未来的观测数据能够支持这项研究,可能标志着第一次确切发现原始黑洞,对宇宙起源理论研究将起到引导作用。

引力波起源

上世纪90年代,学界曾经广泛讨论过原始双黑洞,但这一热潮随后慢慢退却,因为有研究证明原始黑洞的数量很有限。到目前为止,还从没有发现过原始黑洞,LIGO-Virgo的观测可能是第一次。

“被探测到的引力波是由两个质量比太阳大30倍的黑洞并合产生的。在现代宇宙形成这么大的黑洞是很少见的。”本次研究的作者之一、京都大学的Takahiro Tanaka说。

引力波起源

“在结果宣布以后,许多天文学家都开始考虑这么大的黑洞是怎么形成的,以及双黑洞是如何形成的。”

他的研究团队一开始假设,在大爆炸后不久形成的原始黑洞,随机分布在宇宙中。

“宇宙在刚刚形成的时候具有极高的温度和密度。原始黑洞就在极高密度的区域发生引力坍缩时形成。”Tanaka解释道,“它们与形成于天体的黑洞的来源完全不同。”

基于广义相对论,研究团队计算了现代宇宙中发生黑洞并合的频率范围。发现LIGO-virgo团队观察到的并合频率,正好处在原始黑洞的频率范围内,或者它们是由宇宙中所有暗物质的千分之一组成的。

“科学家有关宇宙起源的理论模型仍然争论激烈。一些模型提出了原始黑洞存在的必要性,所以这项发现也许能解开关于早期宇宙的一些线索。”Tanaka说, “当对双黑洞的观测数据积累得足够多的时候,我们也许就可以判断它们是不是真的原始黑洞了。”

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