【正見新聞網2021年11月11日】
當宇宙中最為緻密的天體，例如中子星和黑洞對撞合併時，就會產生強大的引力波。引力波本質上是時空的波動。也就是說，類似中子星或者黑洞的對撞合併這樣的災難性事件爆發的能量如此之大，以至於周圍的時空都產生扭曲並且振動起來。最終這些時空的波動會穿越廣闊的宇宙空間傳遞到地球上，並且被科學家探測到。
自從美國的雷射干涉引力波天文台(LIGO)在2015年首次探測到引力波之後，LIGO和歐洲的VIRGO以及日本的KAGRA引力波探測器陸續觀測到了數十次引力波事件，其中包括中子星合併和黑洞合併事件。
最近，這三個引力波探測團隊公布新發現，在短短5個月內又探測到了35個引力波事件。在如此短的時間內探測到了這麼多個引力波事件打破了之前的觀測紀錄。
美國凱尼恩學院(Kenyon College)的馬德琳·韋德(Madeline Wade)教授在一份聲明中說：「LIGO 和Virgo 探測器不斷改進，例如增加雷射功率和安裝擠壓光。 有了探測器出色的靈敏度，我們觀測到了這麼多令人興奮的引力波事件，包括有史以來第一次中子星黑洞雙星系統。」
澳大利亞國立大學(Australian National University)的蘇珊·斯科特(Susan Scott)教授在另一份聲明中指出，最新的發現代表了一場『海嘯』，「是我們探索宇宙演化秘密的一次重大飛躍。」
新發現的引力波事件使目前探測到的引力波事件總數達到90個。在檢測到的35個事件中，32個最有可能是黑洞合併，另外3個是中子星和黑洞之間的碰撞。這意味著宇宙中有大量緻密天體正在發生巨變。
「這確實是引力波探測的新時代，不斷增長的發現揭示了有關整個宇宙恆星生死存亡的大量信息。」 斯科特說，「我們已經檢測到35個事件。非常多！相比之下，我們第一次在2015至2016年的四個月的觀測運行中只檢測到了三個引力波事件。」
在幾年的時間裡，引力波科學家已經從第一次觀測到宇宙中時空的這些振動，到現在每個月都觀察到許多事件，甚至在同一天觀察到多個事件。
在從 2019 年 11 月 1 日持續到 2020 年 3 月 27 日的第三次觀測周期中，LIGO和Virgo探測器都達到了有史以來最好的性能。
「自 LIGO 和 Virgo 開始觀測以來，這些發現表明它們探測到的引力波數量增加了十倍。」斯科特說。
新發現的引力波事件中的黑洞有多種大小。其中最大的黑洞質量約為太陽質量的90倍。而在對撞合併後形成的黑洞有幾個質量超過100個太陽質量，被歸類為中等質量黑洞。
「直到現在，我們才開始認識到黑洞和中子星的奇妙多樣性，」研究合著者、英國格拉斯哥大學(University of Glasgow)的克裡斯托弗·貝瑞(Christopher Berry)講師在聲明中說。 「我們的最新結果證明它們有多種尺寸和組合。我們已經解決了一些長期存在的謎團，但也發現了一些新的謎題。利用這些觀察，我們更接近於解開恆星，也是我們宇宙的組成部分，如何演化的謎團。」
黑洞和中子星都是恆星死亡的結果。 當恆星死亡時，它們會坍縮成黑洞，吞噬周圍的所有物質。 或者它們可以形成一顆中子星，這是一顆恆星爆炸後留下的極其緻密的殘餘物。根據愛因斯坦的廣義相對論，當中子星或者黑洞對撞合併時，就會爆發強大的引力波。
在35個新的引力波事件中，研究團隊重點標註了以下一些值得注意的發現：
(i) 編號為GW191219_163120和GW200115_042309的兩個事件：可能是中子星和黑洞雙星之間的兩次合併；其中GW191219_163120中的中子星是迄今為止觀測到的質量最小的之一；
(ii) 編號為GW200210_092254的事件：黑洞和一個可能是輕黑洞或重中子星的物體之間的合併；
(iii) 編號為GW200220_061928的事件：一對巨大的黑洞相互環繞，總質量是太陽的 145 倍；
(iv) 編號為GW191204_171526的事件：一對相互繞轉的黑洞，其中至少有一個是直立旋轉的；
(v) 編號為GW191109_010717的事件：一對相互繞轉的黑洞，它們的總質量比太陽重 112 倍，似乎在倒轉；
(vi) 編號為GW191129_134029的事件：一對輕黑洞，它們的總重量僅為太陽質量的 18 倍。
澳大利亞墨爾本大學(University of Melbourne)的博士後研究員漢娜·米德爾頓(Hannah Middleton)在聲明中說：「每個新的觀察周期都會帶來新的發現和驚喜。 第三次觀測運行看到了引力波觀測成為日常，但我仍然認為每次觀測都令人興奮！ 未來觀察運行肯定會發現更多不尋常的事件——引力波天文學家有很多值得期待的發現。」
LIGO和Virgo天文台目前正在進行進一步升級，並將在2022年下半年開始即將到來的第四個觀測期，其靈敏度更高，對應的可觀測宇宙體積幾乎是以前的5倍，因此，接收到引力信號的可能性要大得多。
「在Virgo的其它升級中，我們實現了一個額外的光學腔，它可以提高探測器在高頻時的靈敏度頻帶。」 荷蘭馬斯特裡赫特大學(Maastricht University)的助理教授塞巴斯蒂安·斯坦萊克納(Sebastian Steinlechner)在一份聲明中說， 「當兩個黑洞或恆星合併為一個時，這對應於探測器『聆聽』合併的最後階段的能力增加。」
日本的KAGRA探測器正在調試中，KAGRA計劃加入下一個觀測期。能夠聯合獲取數據的探測器網絡的擴展將進一步提高源定位的準確性，這是多信使天文學未來發展的一個關鍵特徵。
這項新研究的報告公布在arXiv網站上。