综合
用小黑洞寻找大黑洞

科学家开发了一种探测超大质量双黑洞的新方法,双黑洞是宇宙中最大的一对黑洞,位于星系的正中心。

这项新技术将需要一个十赫兹的引力波探测器,并使天文学家能够研究超大质量黑洞双星,否则这可能是无法实现的。

他们的方法分析了引力波——时空的涟漪——从邻近的小黑洞发射出来,这些黑洞本身就是恒星的残余。

根据来自卡迪夫大学、马克斯普朗克天体物理研究所、苏黎世大学、尼尔斯玻尔研究所和加州理工学院的研究小组的说法,这暴露了瞄准相互环绕的超大质量黑洞对的“漏洞”,即所谓的双星,它们的频率太低,无法用于现有的探测器。

相反,他们的技术利用了来自同一星系中较小黑洞的信号调制,间接揭示了它们的超大质量邻居的存在。

研究小组称,该方法发表在《自然天文学》杂志上,可以帮助识别以前隐藏的黑洞双星,它们的质量在太阳的1000万到1亿倍之间,即使距离很远。

马克斯普朗克天体物理研究所的博士后研究员Jakob Stegmann博士说: “我们的想法基本上就像收听无线电频道一样。我们建议使用来自成对小黑洞的信号,类似于无线电波传输信号的方式。”

该方法利用了附近一对小恒星质量黑洞发射的引力波引起的细微变化。

“这个小黑洞双星有效地充当了一个灯塔,揭示了更大黑洞的存在。“我们的想法是使用容易探测到的高频来探测目前现有的引力波探测器和未来计划的仪器都无法探测到的低频,”Stegmann博士补充说,他在卡迪夫大学攻读博士学位期间开始了这项工作。

超大质量黑洞的起源仍然是天文学中最大的谜团之一。

它们可能一直是巨大的,在宇宙还很年轻的时候就形成了。或者它们可能随着时间的推移,通过聚集物质和其他黑洞而成长。

该研究的合著者之一、卡迪夫大学物理与天文学院的高级讲师法比奥·安东尼尼博士补充说:“超大质量黑洞以基本方式与它们的宿主星系联系在一起。”

虽然引力波来自合并的超大质量黑洞的间接证据已经存在,但它来自许多遥远的双星的集体信号,这些信号有效地产生了背景噪音。

计划中的未来探测器,如欧洲空间局领导的基于太空的激光干涉仪空间天线(LISA)任务,将在一定程度上弥补这一点,但探测最大质量的黑洞对仍然是极具挑战性的。来自苏黎世大学天体物理系的合著者卢西奥·梅耶教授说:“在去年1月被欧空局采用后,LISA的道路现在已经确定,社区需要评估下一代引力探测器的最佳策略,最重要的是要集中在哪个频率范围内。”

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