銀河，RX J1140.1+0307，在它核心似乎有一個(gè)非常低質(zhì)量的黑洞

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科學(xué)家希望未來(lái)的引力波探測(cè)能夠讓他們直接觀測(cè)到神秘的黑洞。

引力波探測(cè)器已經(jīng)發(fā)現(xiàn)跟巨星質(zhì)量差不多的黑洞存在的直接證據(jù)，而事件視界望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了一張超大質(zhì)量黑洞圖像，該黑洞為太陽(yáng)質(zhì)量的數(shù)億倍。

但位于中間的中等質(zhì)量黑洞，即IMBHs，大約是太陽(yáng)質(zhì)量的100到100,000倍，還有待直接觀測(cè)。根據(jù)在《自然天文學(xué)》上發(fā)表的論文，研究者發(fā)現(xiàn)他們的新數(shù)學(xué)工作將為未來(lái)使用引力波探測(cè)器探測(cè)黑洞的研究鋪平道路。

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地球上的三重引力波探測(cè)器——美國(guó)兩個(gè)激光干涉引力波天文臺(tái)探測(cè)器（LIGO）和意大利室女座探測(cè)器（Virgo）——在時(shí)空中發(fā)現(xiàn)一些漣漪，稱作引力波，產(chǎn)生于黑洞相互繞動(dòng)合并時(shí)。目前觀測(cè)到合并形成的最大黑洞，是太陽(yáng)質(zhì)量的80倍。但是較大質(zhì)量的黑洞會(huì)產(chǎn)生一個(gè)目前探測(cè)器可聽(tīng)到的低頻。中等質(zhì)量黑洞也許坐落在群星之中，也叫球狀星團(tuán)， 或許他們是銀河系中存在更大黑洞的先兆。這難說(shuō)?。?/p>

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“我研究黑洞已經(jīng)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間了，當(dāng)我開(kāi)始研究時(shí)，這些似乎更像一個(gè)神話。”

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由范德比爾特（Vanderbilt）的卡蘭·賈尼（Karan Jani）領(lǐng)導(dǎo)的研究人員描述了如何使用即將出現(xiàn)的引力波實(shí)驗(yàn)組合來(lái)發(fā)現(xiàn)成對(duì)的中等質(zhì)量黑洞。未來(lái)的太空引力波觀測(cè)基地，即LISA 將能觀測(cè)黑洞在最低頻下相互合并。探測(cè)的最響部分是融合本身，將在更敏銳的地面試驗(yàn)中展示出來(lái)。為了提高來(lái)自地球觀測(cè)的敏銳度，科學(xué)家們正致力于改善名叫旅行者的激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO），和兩臺(tái)新探測(cè)器分別是歐洲愛(ài)因斯坦望遠(yuǎn)鏡（the Einstein Telescope）和美國(guó)無(wú)地震區(qū)的宇宙探索者（the Cosmic Explorer）。

該團(tuán)隊(duì)對(duì)比了黑洞質(zhì)量和距離的不同組合，通過(guò)試驗(yàn)?zāi)芸吹剿鼈儾⑶铱吹叫盘?hào)的樣子。 對(duì)于為太陽(yáng)質(zhì)量1000至3000倍的成對(duì)的中等質(zhì)量黑洞，LISA加上愛(ài)因斯坦望遠(yuǎn)鏡也許能看到這種合并產(chǎn)生于數(shù)十億光年外（對(duì)于較重的組合，即黑洞大于另一個(gè)黑洞的組合，距離越短）。據(jù)論文稱，最敏銳的儀器組合可能是LISA和愛(ài)因斯坦望遠(yuǎn)鏡，即使LISA和航海家（Voyager）仍能主導(dǎo)觀測(cè)小于太陽(yáng)質(zhì)量2000倍的中等黑洞。

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換句話說(shuō)，如果中等黑洞存在并且它們合并的話，那么被推薦的引力波試驗(yàn)應(yīng)該能夠發(fā)現(xiàn)它們。該論文提出了它們的信號(hào)也許是什么樣子。 另外， 這里已經(jīng)有中等質(zhì)量黑洞存在的直接證據(jù)， 一種稱為CO-0.40-0.22物質(zhì)的無(wú)線電波形式。

這是令人興奮的研究?！斑@篇論文是獨(dú)特的，因?yàn)槭紫任铱吹搅擞?jì)算IMBI波形圖的不同方法。大體上我們的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)了解到LISA 和航海家能探測(cè)到這種二進(jìn)制，但該論文完成了詳細(xì)的計(jì)算并提供了計(jì)算公式。 ”紐約皇后區(qū)社區(qū)學(xué)院研究黑洞的助理教授吉利安·貝洛瓦里（Jillian Bellovary）在一封電子郵件中告訴吉茲莫多(天文在線)?！斑@些計(jì)算將幫助我們團(tuán)隊(duì)解釋來(lái)自引力波探測(cè)器的信號(hào)；我們擁有的波形圖計(jì)算越多，我們?cè)侥芨玫乩斫馓綔y(cè)器正在告訴我們什么?！?/span>

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但是這項(xiàng)工作主要是數(shù)據(jù)主導(dǎo)模式， 我們?nèi)圆恢涝谟钪嬷械闹械荣|(zhì)量黑洞有多常見(jiàn)。“在LISA任務(wù)期內(nèi)（4-10年），它們可能什么都不會(huì)發(fā)生，如果IMBHs 真的稀少的話，” 貝洛瓦里說(shuō)道。“要探測(cè)器一直在線才有辦法知道?！睂?shí)際上，這將要求提供資金和建立一些新的或者升級(jí)試驗(yàn)。

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但一件清楚的事：物理學(xué)家只是擦到了觀測(cè)的黑洞科學(xué)的表面， 而且這里有一整個(gè)物體動(dòng)物園尚待發(fā)現(xiàn)。

“我已經(jīng)研究黑洞相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間了，當(dāng)我剛開(kāi)始研究的時(shí)候，對(duì)于人們來(lái)說(shuō)與現(xiàn)實(shí)相比它們更像是一個(gè)神話，”迪德?tīng)栃?，研究作者和佐治亞理工學(xué)院物理教授，通過(guò)電話告訴天文在線，“現(xiàn)在它們無(wú)處不在，有趣的是可以看到黑洞在宇宙中所有的不同形式。

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作者: Ryan F. Mandelbaum

FY: 火星小瘋七

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