天文學家反向計算引力波,黑洞的質量會隨著宇宙膨脹而增加

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反向計算引力波

我們對於黑洞的許多疑問都還尚未定論,而近日有一組天文學家提出了新的解決方案,首先為什麼會有這麼多觀測到的黑洞會比預期的更大呢?研究專家認為黑洞的增長可能與宇宙的膨脹有很大的關係。

2015年,雷射干涉儀重力波天文台LIGO首次探測到引力波,這些都是在災難性的宇宙事件中所產生的,最常見的則是黑洞間的碰撞,天文學家就針對這些引力波去反向計算兩個合併過程中的物體質量。

接著他們注意到一些奇怪的事情,一般來說,最常見的黑洞類型都是恆星黑洞,也是研究小組預計會在大多數合併中所看到的黑洞類型,它們是由大質量恆星坍塌所形成的,預計質量是太陽的5到30倍,但是團隊卻發現了幾個質量更大的黑洞,從記錄來看的話,最大的碰撞事件是發生在兩個質量為太陽65到85倍的黑洞之間。

用膨脹模型來解釋黑洞

那這些黑洞是如何變得如此巨大的呢?最常見的解釋是,它們通過吞噬大量的物質成長,包括塵埃、氣體、恆星或其他黑洞,但這項研究的研究人員提出了一個新的觀點,也就是隨著宇宙的膨脹,黑洞的質量可能會增加,專家對此表示:「隨著宇宙的膨脹,光會失去能量,從而助長了這種膨脹。」

該研究的作者鄧肯·法拉(Duncan Farrah)說:「我們考慮了相反的效果。」團隊指出,當對黑洞進行研究時,通常是在不膨脹的模擬宇宙中所進行的實驗,這是為了研究能簡單進行但這因此就忽略了宇宙膨脹所產生的影響,因此,研究人員在這項新研究中模擬了膨脹模型來解釋黑洞。

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黑洞質量只會越來越大

研究人員將黑洞的質量與宇宙的大小相扣,也意味著隨著時間這些黑洞的質量將會越來越大,因為它們螺旋向彼此靠近,最終相撞。

結果也許不出所料,合併形成的黑洞質量更大,也導致了更多的合併事件發生。研究人員說:「目前黑洞吞噬物質和相互吞噬的觀點可能是一個更簡單的解釋。」作者邁克爾·澤文(Michael Zevin)說:「黑洞合併有許多細節我們還不清楚,例如它們主要形成的環境和貫穿它們的複雜物理過程。」「雖然我們使用的是我們目前擁有的數據和我們認識到的恆星群,但仍有很大的進步空間。」

圖片來源:SXS

資料來源: Michael Irving(2021,NOV 4).New model suggests black holes gain mass as the universe expands. Newatlas

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