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“黑洞全家福”是“新星表”的一種新穎的稱呼。引力波天文學(xué)家于2020年發(fā)布了這個(gè)非常重要且令人興奮的星表，其中包含來自黑洞或中子星碰撞的39個(gè)新信號(hào)。

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藝術(shù)家對于黑洞相互環(huán)繞的概念。圖片來源：艾倫·蓋勒/西北大學(xué)。

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經(jīng)過數(shù)月的分析，科學(xué)家們同LIGO科學(xué)合作組織和Virgo合作團(tuán)隊(duì)——兩個(gè)用于發(fā)現(xiàn)宇宙中的引力波的大型物理實(shí)驗(yàn)和天文觀測站——已經(jīng)發(fā)布了他們通過偵察得出的第二個(gè)星表。這個(gè)星表被命名為GWTC-2。它包含來自黑洞或中子星碰撞的39個(gè)新信號(hào)——在發(fā)布引力波期間的巨大宇宙事件——發(fā)現(xiàn)于2019年4月1日到2019年10月1日。這些信號(hào)比已被證實(shí)的關(guān)于引力波的發(fā)現(xiàn)的三倍還多，被認(rèn)為是天文學(xué)家的一個(gè)全新的工具：一種探究宇宙的新方式。西北大學(xué)位于美國伊利諾伊州的埃文斯通小鎮(zhèn)，這所大學(xué)中參與此次研究的科學(xué)家稱剛被發(fā)布的研究成果為“迄今為止最詳細(xì)的黑洞全家?！薄Ｋ麄兎Q這個(gè)成果提供了關(guān)于“黑洞是如何形成的”的新提示，并且通過多次測試再次證實(shí)了阿爾伯特愛因斯坦的廣義相對論的學(xué)說。

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陰歷2021年即將到來！在此之前，制定好你的計(jì)劃。準(zhǔn)備一個(gè)好的禮物！

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LIGO科學(xué)合作組織在一份聲明中說到：新發(fā)現(xiàn)[更新的星表]包括我們目前已發(fā)現(xiàn)的一些最有趣的系統(tǒng)，并且使天體物理種群的新定性研究成為可能。

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西北大學(xué)的科學(xué)家們認(rèn)為：這個(gè)觀測會(huì)是解決許多關(guān)于“雙星是如何相互作用的”謎題的關(guān)鍵。對于“雙星如何演化”的更好的理解，對從系外行星到星系的形成的整個(gè)天文學(xué)都有影響。

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在預(yù)印本中可以找到報(bào)道了科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募?xì)節(jié)的三篇相關(guān)論文。這項(xiàng)研究成果也將被提交給同行評(píng)審刊。此文下方有預(yù)印本的鏈接和關(guān)于這些論文的描述。

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天體物理學(xué)家克里斯多夫·貝利，于西北大學(xué)。

美國激光干涉引力波觀測臺(tái)（LIGO）由美國與意大利兩地的儀器組成，前者是一對相同的4公里（2.5英里）長干涉儀，后者是3公里（1.8英里）長的歐洲處女座探測器（Virgo）。這些儀器可以從許多來源探測引力波信號(hào)，包括相撞的黑洞與相撞的中子星。

報(bào)告概括如下：

在LIGO科學(xué)合作組織與Virgo組織第二次聯(lián)合發(fā)布的引力波瞬態(tài)目錄中，以“緊湊物體的群體特征”命名科學(xué)家們所慣稱的“群體報(bào)告”。

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西北大學(xué)在報(bào)告中這樣解釋到：“……研究者重構(gòu)了黑洞質(zhì)量分布與旋轉(zhuǎn)，估算了中子星的雙星合并率。這一計(jì)算結(jié)果可以幫助科學(xué)家更深入細(xì)致地理解這些系統(tǒng)形成的天體物理過程。科學(xué)家對黑洞的質(zhì)量分布有了進(jìn)一步了解，同時(shí)發(fā)現(xiàn)黑洞可能會(huì)因旋轉(zhuǎn)而位移，這暗示著黑洞雙星系統(tǒng)的形成可能有多種途徑?！?/span>

該“目錄報(bào)告”被命名為“第二次引力波瞬態(tài)目錄：緊湊雙星合并，由激光干涉引力波觀測臺(tái)與歐洲處女座探測器在第三次觀測運(yùn)行的前半階段共同觀測”。

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西北大學(xué)陳述到：“‘目錄報(bào)告’詳述了第三次觀測運(yùn)行的前半階段中對于黑洞和中子星的探測結(jié)果，此階段中候選區(qū)域的全部數(shù)據(jù)達(dá)到了39條。這些數(shù)據(jù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了前兩次觀測運(yùn)行所得……先前宣布的此次觀測運(yùn)行的探測結(jié)果包括質(zhì)量間隙的神秘物體（引力波GW190814）和史無前例的中等質(zhì)量黑洞（引力波GW190521）?！?/span>

報(bào)告關(guān)于廣義相對論的測試在LIGO科學(xué)合作組織與Virgo組織第二次發(fā)布的引力波瞬態(tài)目錄中被命名為“黑洞雙星系統(tǒng)的廣義相對論測試，來自LIGO-Virgo第二次引力波瞬態(tài)目錄”。

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西北大學(xué)闡釋到：“……作者在愛因斯坦的廣義相對論上加以限制。該理論非常成功，他們基于此可能的修正更新了最好的測量?！?/span>

LIGO科學(xué)合作組織成員，也是報(bào)告作者之一的西北大學(xué)克里斯多夫·貝利評(píng)論：“引力波天文學(xué)是革命性的，向我們揭示了黑洞與中子星中隱藏的生命。僅僅5年時(shí)間里，我們從對黑洞雙星系統(tǒng)一無所知到目前已經(jīng)擁有超過40條數(shù)據(jù)的目錄。第三次觀測運(yùn)行會(huì)有更多發(fā)現(xiàn)。把這些結(jié)果與先前的發(fā)現(xiàn)整合在一起，便可為宇宙中千姿百態(tài)的雙星系統(tǒng)繪出一張美好藍(lán)圖。”

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GWTC-2，即第二個(gè)引力波事件目錄，已經(jīng)于2020年10月28日發(fā)布。自2015年9月起，截至日前，LIGO和Virgo已經(jīng)探測到了50次引力波，新探測到的的39次也被詳細(xì)記載于這次新發(fā)布的目錄中。該表格用LIGO和Virgo目前所探測到的全部和大量的黑洞和中子星合并事件（用藍(lán)色表明）來和目前已知的黑洞（用紫色表明）做對比。合并事件被與兩個(gè)擁有更高質(zhì)量的終極融合祖先物體有關(guān)的箭？所證實(shí)。LIGO-Virgo/Northwestern/Frank Elavsky & Aaron Geller提供的圖片。

要旨：用LIGO和Virgo（兩個(gè)被設(shè)計(jì)用于探測外太空引力波的大規(guī)模物理實(shí)驗(yàn)天文臺(tái)）工作的科學(xué)家們發(fā)布了第二本探測目錄。該目錄包含了39個(gè)黑洞或中子星碰撞的新信號(hào)。

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激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）是一個(gè)用于探測外太空引力波以及培養(yǎng)引力波探測力度、以便于將其轉(zhuǎn)換為天文學(xué)研究工具大規(guī)模物理實(shí)驗(yàn)天文臺(tái)。兩所旨在用激光干涉測量法探測引力波的大規(guī)模天文臺(tái)落戶美國。這些天文臺(tái)能通過相互間隔4公里的鏡子來探測到哪怕是質(zhì)子直徑小于萬分之一的變化。

最初的LIGO天文臺(tái)是由國家科學(xué)基金會(huì)（NSF）資助、由加州理工學(xué)院和麻省理工學(xué)院構(gòu)建和運(yùn)作。他們收集了2002至2010年間的數(shù)據(jù)，但卻沒有探測到引力波。

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旨在提高原本的LIGO探測能力的高級(jí)LIGO計(jì)劃于2008年開始執(zhí)行，依舊由NSF贊助支持，英國科學(xué)和技術(shù)設(shè)施委員會(huì)、德國馬克斯?普朗克學(xué)會(huì)、澳洲研究委員會(huì)為其提供了重要協(xié)助。升級(jí)后的探測器于2015年投入使用。引力波的探測結(jié)果于2016年由來自多個(gè)大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)科學(xué)家參與的激光干涉引力波科學(xué)協(xié)作會(huì)（LSC）和寶女座探測器協(xié)作會(huì)發(fā)布。參與該項(xiàng)計(jì)劃的科學(xué)家們和對于引力波天文學(xué)數(shù)據(jù)的分析均由LSC組織管理，截至2016年12月，該組織擁有超過1000名來自世界各地的科學(xué)家以及440000名Einstein@Home活躍用戶。

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作者：Deborah Byrd?

FY：Astronomical volunteer team

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