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双峰黑洞质量分布和双黑洞合并的啁啾质量

科学探索万象经验2023-10-05

科学家用引力波望远镜探测到了一些双黑洞合并的事件。这些事件是由两个黑洞在空间中旋转并相互靠近,最终合并成一个更大的黑洞而产生的。当黑洞合并时,它们会发出一种特殊的声音,叫做啁啾。啁啾的频率和振幅会随着黑洞合并的过程而变化,从低到高,从小到大。啁啾的特征可以告诉我们一些关于黑洞的信息,比如它们的质量、自旋和距离。

但是,你知道吗?并不是所有的黑洞都是一样的。事实上,有一些证据表明,恒星质量的黑洞(也就是由死亡的恒星形成的黑洞)有两种不同的类型。一种是大约9倍太阳质量的黑洞,另一种是大约16倍太阳质量的黑洞。这两种类型之间有一个明显的缺口,很少有10到12倍太阳质量的黑洞存在。这就像是一个双峰山脉,有两个高峰和一个低谷。

那么,为什么会有这样的双峰分布呢?这跟恒星是如何演化和死亡的有关。恒星是由氢气组成的巨大球体,在它们内部发生核聚变反应,产生能量和辐射。当恒星耗尽了它们内部的氢气后,它们会开始燃烧更重的元素,比如氦、碳、氧等等。这些元素会在恒星内部形成不同层次的壳层,就像一个洋葱一样。

但是,并不是所有的恒星都是孤独地生活和死亡的。有些恒星会和其他恒星形成双星系统,相互围绕着公共质心旋转。当其中一个恒星膨胀到足够大时,它会把它外层的气体转移给另一个恒星。这样,原来较大的恒星就会失去它外层的氢气包层,变成一个裸露的核心。我们称之为二元剥离星。