黑洞的“全家福”是迄今为止最详细的

包括美国西北大学天文学家在内的一个国际合作研究小组制作了迄今为止最详细的黑洞全家福，为黑洞的形成提供了新的线索。对最近可用的引力波数据进行了深入分析，得出了对爱因斯坦广义相对论的丰富描述和多次检验。(这个理论通过了每一个测试。)

组成LIGO科学合作组织(LSC)和室女座合作组织的科学家团队现在正在分享其发现的全部细节。这包括新的引力波探测候选星系——总计有39个，代表着各种黑洞和中子星——以及综合所有观测结果而得到的新发现。这39个事件平均每周观测一次以上。

克里斯托弗·贝瑞

这些观测结果可能是解决双星如何相互作用的诸多奥秘的关键。更好地理解双星是如何演化的，会对天文学产生影响，从系外行星到星系的形成。

详细信息将在三篇相关论文中公布，这些论文将于10月28日在arxiv.org上以预印本的形式发布。这些研究也正在提交给同行评议的期刊。

引力波信号的研究是基于发现上半年第三观察来看,称为O3a,美国国家科学基金会的激光干涉引力波天文台(LIGO),一对相同,4-kilometer-long干涉仪在美国,和处女座,在意大利3-kilometer-long探测器。这些仪器可以探测到来自多种来源的引力波信号，包括碰撞黑洞和碰撞中子星。

“引力波天文学是革命性的——向我们揭示了黑洞和中子星隐藏的生命，”LSC成员、论文作者克里斯托弗·贝瑞(Christopher Berry)说。“在短短5年时间里，我们已经从不知道双星黑洞的存在，发展到拥有40多个。第三次观测带来了比以往更多的发现。将它们与早期的发现结合起来，描绘出一幅宇宙中丰富多样的双星的美丽画面。”

Berry是西北大学CIERA(天体物理学跨学科探索和研究中心)的CIERA访客研究委员会教授，同时也是格拉斯哥大学的讲师。西北大学的其他作者包括CIERA的成员玛雅·菲什巴赫和蔡斯·金博尔。CIERA是一大批研究黑洞、中子星、白矮星等理论、模拟和观测领域的研究人员的大本营。

作为合作小组的成员，西北大学的研究人员分析了引力波探测器的数据，以推断探测到的黑洞和中子星的特性，并对这些发现提供了天体物理学的解释。

论文总结如下:

• “目录文件”详细描述了O3a卫星前半部分发现的黑洞和中子星，使这段时间发现的候选恒星总数达到39个。这一数字大大超过了前两次观测所检测到的数据。(第一次探测到三个引力波，第二次探测到八个。)此前公布的O3a探测结果包括一个位于质量缺口中的神秘物体(GW190814)和首个中等质量黑洞(GW190521)。

• 在“种群论文”中，研究人员重建了黑洞种群的质量分布和自旋分布，并估计了双星中子星的合并率。这些结果将帮助科学家了解这些星系形成的详细天体物理过程。这种对黑洞质量分布的更好理解，以及黑洞自旋可能不对称的认识表明，可能有多种方式形成双黑洞。

• 利用目录论文中报告的一系列检测结果，研究人员将所有数据结合在一起进行了详细的分析。在他们所谓的“测试广义相对论论文”中，作者对爱因斯坦的广义相对论进行了限制。该理论获得了成功的通过，并且他们更新了他们对潜在修改的最佳测量。

玛雅Fishbach

“到目前为止，LIGO和室女座的第三次观测运行已经产生了许多惊喜，”美国宇航局爱因斯坦博士后研究员和LSC成员Fishbach说。“在第二次观测之后，我认为我们已经看到了双星黑洞的整个光谱，但黑洞的景观比我想象的丰富多彩得多。我很期待未来的观察能给我们一些启示。”

菲什巴赫协调撰写了人口研究小组的论文，概述了该小组对黑洞和中子星合并家族特性的了解。

Berry作为一个全球团队的一员，协助协调分析，推断探测的性质，他还作为LSC编委会的审稿人，负责目录和测试广义相对论论文。

研究生蔡斯·金伯尔是LSC成员，他在人口论文中贡献了计算合并率。金博尔的顾问是贝瑞和维姬·卡洛杰拉，他们是西北大学LSC小组的首席研究员，CIERA主任，以及温伯格文理学院的丹尼尔·i·林泽杰出大学物理学和天文学教授。

追逐金博

今年3月，LIGO和室女座探测器完成了最近一次观测。这三篇论文分析的数据采集时间为2019年4月1日至2019年10月1日。研究人员正在分析另一半观测运行O3b的数据。

探测器计划在明年完成增加探测范围的工作后恢复观测。

“黑洞和中子星的合并是一个独特的实验室，”Berry说。“我们可以用它们来研究引力——到目前为止，爱因斯坦的广义相对论已经通过了所有的测试——以及关于大质量恒星如何生活的天体物理学。”LIGO和Virgo已经改变了我们观察这些双星的能力，而且，随着我们探测器的改进，发现的速度只会加快。”

关于研究的信息

种群论文的题目是“来自第二个LIGO-Virgo引力波瞬态目录的紧凑对象的种群属性”。

目录文件名为“GWTC-2: LIGO和室女座在第三次观测运行的前半部分观察到的紧密双星合并”。

测试广义相对论的论文题目是“测试广义相对论与来自第二个LIGO-Virgo的双星黑洞。”

这项研究是由美国国家科学基金会资助的。

主题:研究，空间，技术，温伯格文理学院