据英国《通讯·物理学》杂志5日发表的一篇天体物理学研究,科学家通过对“中子星—黑洞并合”进行前所未有详细地建模,揭秘了中子星和黑洞在致密的恒星环境中并合时的电磁辐射特征,以及致密环境中的并合所具备的、孤立并合所没有的另外两大特征。这些发现为今后人类研究引力波提供了关键见解。

探测“中子星—黑洞并合”过程中释放的引力波,可以带来大量关于恒星演化、核物质和广义相对论的信息。虽然“中子星—黑洞并合”的理论框架已经建立,但两种天体在致密的恒星环境中并合时如何相互作用,却一直是未知数。

此次,德国海德堡大学天文学中心科学家曼纽·雅克·赛达发现,中子星和黑洞在致密的恒星环境中并合将不会释放两者在孤立环境中并合所释放的电磁辐射。研究者通过详细模拟了一次“中子星—黑洞并合”,再将该模拟与银河系和近域宇宙中对恒星簇的观测结果相结合,结果最终显示,这两个大质量天体在致密环境中并合所形成的系统,与孤立环境中形成的类似系统有所不同。

研究者发现,致密环境中的并合,其总质量更大、黑洞更重,在并合之中或之后的短时间里可能不会释放辐射或光。结果显示,如果并合生在致密的恒星环境中,可能只有搜寻引力波的望远镜才能探测到。

去年8月,美国和意大利的3台巨型探测器探测到了由一颗黑洞和一颗中子星在约9亿光年之外相互运动产生的一束引力波,即黑洞和中子星的并合。在此之前,科学家们曾观测到黑洞并合以及中子星并合产生的引力波,但从未发现过黑洞和中子星的并合。美国的激光干涉仪引力波天文台(LIGO)科学家认为,“中子星—黑洞并合”事件是破译中子星结构的关键。但理论学家尚不能确定这种碰撞有多普遍,亦不知道它们的形成方式与具体特征。