科学家发布了迄今最大的引力波事件目录

通过利用一个全球探测器网络，研究小组确定了35个引力波事件，这使得自2015年开始探测工作以来观察到的事件总数达到90个。

新的引力波事件是在2019年11月至2020年3月期间使用三个国际探测器观测的。位于美国路易斯安那州和华盛顿州的两个高级激光干涉仪引力波天文台(LIGO)探测器和意大利的Advanced Virgo探测器。来自这三个探测器的数据被来自LIGO科学合作组织、Virgo合作组织和KAGRA合作组织的科学家团队仔细分析。来自LIGO第三次观测运行后半段的新事件目录在一篇新论文中得到了描述。

宾夕法尼亚州立大学博士后研究员、LIGO合作组织成员Debnandini Mukherjee说道：“在LIGO和Virgo的第三次观测运行中，我们已经开始探测更难以捉摸的引力波事件类型。这包括重质量黑洞、更极端的质量比双星及以更高的置信度探测到的中子星-黑洞凝聚。我们正处于一个令人兴奋的时代，这种观察已经开始质疑传统上已知的天体物理学并开始为更清楚地了解这种天体的形成做出贡献。”

新的探测结果

在探测到的35个事件中，有32个最有可能是黑洞合并--两个黑洞相互旋转并最终结合在一起，这一事件会发射出一阵引力波。

参与这些合并的黑洞有一系列的大小，其中质量最大的黑洞约是我们太阳质量的90倍。由这些合并形成的几个黑洞的质量超过了太阳的100倍，它们被归类为中等质量黑洞。这标志着首次观察到这种类型的黑洞，而天体物理学家早就提出了这种理论。

在35个事件中，有2个可能是中子星跟黑洞的合并--这是一种更为罕见的事件类型，而且是在LIGO和Virgo的最近一次观测中首次发现的。这些新探测到的合并中的一个似乎显示了一个质量约为太阳33倍的大质量黑洞跟一个质量约为太阳1.17倍的低质量中子星相撞。这是迄今为止利用引力波或电磁观测所探测到的最低质量的中子星之一。

黑洞和中子星的质量是大质量恒星如何生存并最终在超新星爆炸中死亡的关键线索。

宾夕法尼亚州立大学毕业生、宾夕法尼亚州立大学LIGO小组成员Becca Ewing说道：“在这次目录的最新更新中，我们终于能观察到黑洞跟中子星的合并，这在以前的任何一次观测中都没有发现。每一次新的观测运行，我们都会发现具有新的和不同性质的信号并扩大我们对这些系统的外观和行为的理解。通过这种方式，我们可以通过每一次新的观测开始越来越多地改善我们对宇宙的理解。”

最后的引力波事件则来自质量约为太阳24倍的黑洞跟质量约为太阳2.8倍的极轻黑洞或极重中子星的合并。研究小组推断它最有可能是一个黑洞，但不能完全确定。2019年8月，LIGO和Virgo发现了一个类似的含糊不清的事件。这个较轻天体的质量令人费解，因为科学家预计，中子星在坍缩形成黑洞之前的最大质量约是我们太阳质量的2.5倍。然而在电磁观测中没有发现质量低于约5个太阳质量的黑洞。这导致科学家们推断，在这个范围内，恒星不会坍缩成黑洞。新的引力波观测结果表明，这些理论可能需要被修正。

重要的进展

自2015年首次探测到引力波以来，探测到的数量以迅雷不及掩耳之势上升。在短短几年内，引力波科学家从第一次观察到宇宙结构中的这些振动到现在每个月都能观察到许多事件，甚至在同一天有多个事件。在这第三次观测期间，引力波探测器达到了有史以来的最佳性能，这要归功于为提高这些先驱性仪器的性能而进行的不断升级和维护计划。

随着引力波探测率的提高，科学家们也改进了他们的分析技术从而确保结果的高度准确性。不断增长的观测目录将使天体物理学家能以前所未有的精度研究黑洞和中子星的特性。

在最近这次运行中的另一个重大进展中，在最初的引力波探测的几分钟内，天文学家向世界各地的其他观测站和探测器发出了呼吁。这个由中微子探测器和电磁观测站组成的网络将注意力集中在波所来自的天空区域，以此对识别源事件展开尝试。而产生引力波的宇宙事件还可以产生中微子和电磁辐射，如果被探测到，则可以提供有关该宇宙事件的额外信息。然而新宣布的引力波都没有报告的对应物。

宾夕法尼亚州立大学助理研究员、LIGO合作项目成员Bryce Cousins表示：“跟其他观测站快速沟通对于检测对应物并为多信使天文学作出贡献至关重要。通过多信号研究一个宇宙事件，我们不仅可以了解黑洞和中子星的具体属性，还可以研究更广泛的天体物理学领域如恒星演化和宇宙的膨胀。在这次观测运行中建立的警报系统和观测站网络对于探测我们在未来的观测运行中更好地理解这些主题所需要的对应物来说至关重要。”

在预计于明年夏天开始的下一次全面观测中，日本的KAGRA观测站也将加入搜索。KAGRA位于一座山的深处，在2020年成功完成了第一次观测运行，但还没有加入LIGO和Virgo的联合观测。有了更多的探测器，潜在的事件就可以被更准确地定位。

“KAGRA加入探测器网络可以为提高引力波候选源的天空定位区域做出贡献，约是2倍，然后这可以有利于对对应物的探测，因为知道源在天空中的精确位置对望远镜进行观测至关重要，”宾夕法尼亚州立大学的研究生和LIGO合作成员Shio Sakon说道，“随着探测管道的发展，LIGO和VIRGO的升级以及KAGRA对探测器网络的参与，我们预计将比以往更频繁地探测和分析引力波候选事件，而发出高质量的低延迟公共警报将对多信使天文学的发展至关重要。”