很久以前，在大约9亿光年远的两个星系中，杏耀代理两个黑洞各自吞噬了它们的中子星同伴，引发了引力波，最终在2020年1月击中了地球。
由包括美国西北大学(Northwestern University)研究人员在内的国际天体物理学家团队发现的两个事件——相隔仅10天——标志着首次探测到黑洞与中子星合并。这些发现将使研究人员能够就这些罕见的双星系统的起源以及它们合并的频率得出第一个结论。
“引力波允许我们检测碰撞对黑洞和对中子星,但混合碰撞黑洞和中子星的难以捉摸的失踪的家人的照片紧凑的对象合并,“追逐金博说,西北大学研究生也是这项研究的合著者。“完成这幅图对于限制紧致物体形成和双星演化的天体物理模型至关重要。这些模型的固有之处是它们对黑洞和中子星合并速率的预测。有了这些发现，我们终于对所有三类紧凑二元合并的合并率进行了测量。”
这项研究将于6月29日发表在《天体物理学杂志快报》上。该团队包括来自LIGO科学合作(LSC)、室女座合作(Virgo Collaboration)和神冈引力波探测器(KAGRA)项目的研究人员。作为LSC的一名成员，金博尔领导计算了合并速率的估计，以及它们如何与中子星和黑洞的各种形成通道的预测相吻合。他还参与了关于该发现的天体物理学意义的讨论。
金博的共同顾问是Vicky Kalogera，西北大学LSC小组的首席研究员，天体物理跨学科探索和研究中心(CIERA)主任，温伯格艺术和科学学院物理和天文学Daniel I. Linzer杰出教授;由LSC成员、西北大学CIERA客座研究委员会教授、格拉斯哥大学引力研究所讲师克里斯托弗·贝里(Christopher Berry)撰写。西北大学的其他合著者包括美国宇航局爱因斯坦博士后研究员和LSC成员玛雅·菲什巴赫。
十天两件事
该团队分别于2020年1月5日和15日在LIGO和室女座探测器第三次O3b观测运行的下半阶段观测到了两个新的引力波事件——GW200105和GW200115。尽管多个观测站进行了几次后续观测，但都没有观测到来自这两次事件的光，这与测量的质量和距离一致。
“在2020年6月宣布了一个诱人的发现之后，杏耀客服一个黑洞和一个神秘物体的合并，这可能是已知的质量最大的中子星，这也是令人兴奋的检测清楚确定的混合合并，正如我们几十年来的理论模型所预测的那样，”Kalogera说。“定量匹配所有三种种群类型的速率约束和属性，将是回答起源的基本问题的有力途径。”
三个大型探测器(LIGO仪器和室女座仪器)都探测到了GW200115，它是由一个6太阳质量的黑洞和一个1.5太阳质量的中子星合并而成的，这颗中子星距离地球大约10亿光年。通过对地球上三个相距很远的探测器的观测，可以在相当于2900个满月覆盖区域的天空中确定波的起源方向。
就在10天前，LIGO检测到了来自GW200105的强信号，在另一个探测器暂时离线时，它只使用了一个探测器。虽然处女座也在观测，但数据中的信号太过安静，无法帮助处女座探测到它。根据引力波，天文学家推断，这个信号是由一个质量为9太阳质量的黑洞与一个质量为1.9太阳质量的致密物体相撞引起的，他们最终得出结论，这是一颗中子星。这次合并发生在距离地球约9亿光年的地方。
因为只有一个探测器发出的信号很强烈，天文学家不能精确地确定波的起源方向。虽然信号太过平静，室女座无法确认它的探测，但它的数据确实帮助将源的潜在位置缩小到整个天空的17%，这相当于34000个满月覆盖的区域。
它们来自哪里?
因为这两件事是第一次有信心的观察到黑洞与中子星合并产生的引力波，研究人员现在可以估计出这类事件在宇宙中发生的频率。虽然不是所有的事件都可以探测到，但研究人员预计，在10亿光年的距离内，每月大约会发生一次这样的合并。
虽然还不清楚这些双星系统是在哪里形成的，
杏耀的体会 ，但天文学家确定了三种可能的宇宙起源:恒星双星系统、密集的恒星环境(包括年轻的星团)和星系中心。
该团队目前正在准备探测器的第四次观测运行，将于2022年夏天开始。
“我们现在已经看到了第一批黑洞与中子星合并的例子，所以我们知道它们确实存在，”Fishbach说。“但关于中子星和黑洞，我们仍然有很多不了解的地方——它们可以变得多小或多大，它们旋转的速度有多快，它们如何成对合并。”有了未来的引力波数据，我们将有数据来回答这些问题，并最终了解我们宇宙中最极端的物体是如何形成的。”
