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GW190521

天球赤道座标：星图 12h 49m 42.3s, −34° 49′ 29″
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GW190521
LIGO汉福德（左）、LIGO利文斯顿（中）和室女座干涉仪（右）观测到的引力波信号GW190521
事件类型引力波、瞬变天文事件、天体 编辑维基数据
日期2019年5月21日 编辑维基数据
仪器激光干涉引力波天文台、室女座干涉仪[1][2]
星座后发座、猎犬座、凤凰座 编辑维基数据
赤经12h 49m 42.3s[3]
赤纬−34° 49′ 29″[3]
历元J2000.0
距离5,300百万秒差距（17,000百万光年）[4]
红移0.82 ±0.3 编辑维基数据
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GW190521（或称GW190521g，最初称为S190521g）[5]，是指两个黑洞合并产生的一次引力波讯号。这次的黑洞合并被指与一道闪光有关系，若与黑洞合并有关，合并在第三个特大质量黑洞附近。[2][6]由激光干涉引力波天文台（LIGO）和室女座干涉仪探测器（Virgo）于2019年5月21日协调世界时03:02:29观测到[7]，并在美国时间2020年9月2日正式发布[4][5][8][9]；在离地球约170亿光年外发生[5][10]，在往后发座、猎犬座和凤凰座方向位于765平方度的范围内发生[11][1][2][6][12]。

GW190521经分析后，讯号分别由85个和66个太阳质量（M☉）的黑洞合并发出[13]，合并产生142个太阳质量的黑洞，其余9个太阳质量则转化成引力波能量，为首次观测到中介质量黑洞真实存在，亦录得有史以来最大型的黑洞合并事件。[4][5][8][14]

对物理学的意义

GW190521由于形成和组成的黑洞质量之大，被指是重大的发现。恒星演化理论认为恒星形成的黑洞最大只有约60 M☉[15]，令此数值以上出现很大的黑洞质量间隙（英语：Stellar_black_hole#Upper_mass_gap）。GW190521所观测到的85+21
−14 M☉和142+28
−16 M☉黑洞都在质量间隙中，证明了其可以以较小的黑洞合并形成。[4]

在此之前，只有间接证据证明100至10万倍太阳质量中介质量黑洞的存在，亦不知道他们怎么形成，[16]研究人员假定其由一连串更小的黑洞合并形成，最终发生观测到的合并事件。[8]

研究成员西北大学的瓦西莉基·卡洛耶拉指，这是第一次亦是到目前为止唯一一次观测到的中介质量黑洞，亦知道了至少一种其形成的方法。[10]

2021年，加利西亚高能物理研究所（加利西亚语：Instituto Galego de Física de Altas Enerxías）（IGFAE）、葡萄牙阿威罗大学、里斯本大学高级技术学院（葡萄牙语：Instituto Superior Técnico）、西班牙巴伦西亚大学、澳洲蒙纳许大学和香港中文大学的科学团队认为GW190521并非是两个黑洞合并产生的引力波讯号，而是两颗矢量玻色子星合并产生的。由于玻色子星的合并过程比黑洞合并要弱很多，因此计算得出的距离也比原先估计值还要近，导致最终形成的黑洞质量增加为太阳质量的250倍。[17]

可能相关的电磁活动

2020年6月，天文学家报告一道闪光可能与GW190521有关系，兹威基瞬变设施（英语：Zwicky Transient Facility）（ZTF）报告发现触发GW190521g附近的瞬变光源，但由于在数百平方度外发生，组织仍对此不确定，若黑洞合并与此有关，会是首个黑洞合并与电磁辐射有关的发现[2][3][6][18]。黑洞合并正常来说不会发光，研究人员认为若黑洞合并发生在穿过一条不相关但相近特大质量黑洞吸积盘的轨道，影响吸积盘材质和光的产生，新合并后的黑洞可能以每秒200公里的速度穿越吸积盘。[19]若这个解释正确，闪光会在约1.6年后，当黑洞再次遇到吸积盘时，再次出现。[3][19]

研究的首席天文学家马修·格雷厄姆（Matthew Graham）指，特大质量黑洞在多年来已有活动，这次突然的闪光发生的时间和位置都与引力波事件吻合，研究亦认为闪光很可能与黑洞合并有关，但不能排除其他可能性。[19]

参见

维基新闻中的相关报导：科学家发现最大规模黑洞合并事件

参考资料

  1. ^ 1.0 1.1 Superevent info - S190521g. LIGO. 2019-05-21. （原始内容存档于2020-06-28） （英语）. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 Cofield, Calla. Black Hole Collision May Have Exploded With Light. NASA. 2020-06-25. （原始内容存档于2020-06-28） （英语）. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 Graham, M.J.; et al. Candidate Electromagnetic Counterpart to the Binary Black Hole Merger Gravitational-Wave Event S190521g (PDF). Physical Review Letters. 2020, 124 (25): 251102. Bibcode:2020PhRvL.124y1102G. PMID 32639755. arXiv:2006.14122 可免费查阅. doi:10.1103/PhysRevLett.124.251102. （原始内容存档 (PDF)于2020-07-11） （英语）. 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 Abbott, R.; et al. Properties and Astrophysical Implications of the 150 M ⊙ Binary Black Hole Merger GW190521. The Astrophysical Journal. 2020-09-02, 900 (1): L13. doi:10.3847/2041-8213/aba493 （英语）. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 Abbott, R.; et al. GW190521: A Binary Black Hole Merger with a Total Mass of 150 M ⊙. Physical Review Letters. 2020-09-02, 125 (10): 101102. doi:10.1103/PhysRevLett.125.101102 （英语）. 
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 Overbye, Dennis. Two Black Holes Colliding Not Enough? Make It Three - Astronomers claim to have seen a flash from the merger of two black holes within the maelstrom of a third, far bigger one.. The New York Times. 2020-06-25. （原始内容存档于2020-06-25） （英语）. 
  7. ^ GW trigger S190521g ('GW 190521'). 莱斯特大学. 2020. （原始内容存档于2020-06-28） （英语）. 
  8. ^ 8.0 8.1 8.2 Martin. GW190521: The Most Massive Black Hole collision Observed To Date (PDF). LIGO Scientific Collaboration. 2020-09-02. （原始内容存档 (PDF)于2020-09-04） （英语）. 
  9. ^ 最大規模雙黑洞合併 科技部清大參與發現過程. 中央通讯社. 2020-09-03 [2020-09-09]. （原始内容存档于2020-09-05） （中文（台湾））. 
  10. ^ 10.0 10.1 Overbye, Dennis. These Black Holes Shouldn't Exist, but There They Are - On the far side of the universe, a collision of dark giants sheds light on an invisible process of cosmic growth.. The New York Times. 2020-09-03. （原始内容存档于2020-09-02） （英语）. 
  11. ^ Mo, Geoffrey. GCN Circular - Number: 24640 - LIGO/Virgo S190521g: Updated sky localization. NASA. 2019-05-21 [2020-09-09]. （原始内容存档于2020-06-27） （英语）. 
  12. ^ Gradute Center, CUNY. Black hole collision may have exploded with light. Phys.org. 2020-06-25. （原始内容存档于2020-06-26） （英语）. 
  13. ^ Siegel, Ethan. LIGO's Biggest Mass Merger Ever Foretells A Black Hole Revolution. Forbes. 2020-09-03. （原始内容存档于2020-09-04）. 
  14. ^ LIGO 與 Virgo 確認迄今已知最大型黑洞合併　質量為太陽 142 倍. 立场新闻. 2020-09-03 [2020-09-09]. （原始内容存档于2020-09-11） （中文（香港））. 
  15. ^ Mapelli, M.; Spera, M.; Montanari, E.; Limongi, M.; Chieffi, A.; Giacobbo, N.; Bressan, A.; Bouffanais, Y. Impact of the Rotation and Compactness of Progenitors on the Mass of Black Holes. The Astrophysical Journal. 2020, 888 (2): 76. doi:10.3847/1538-4357/ab584d （英语）. 
  16. ^ Miller, M. Coleman; Colbert, E. J. M. Intermediate-Mass Black Holes. International Journal of Modern Physics D. 2004, 13 (1): 1. Bibcode:2004IJMPD..13....1M. arXiv:astro-ph/0308402 可免费查阅. doi:10.1142/S0218271804004426 （英语）. 
  17. ^ Calderón Bustillo, Juan; Sanchis-Gual, Nicolas; Torres-Forné, Alejandro; Font, José; Vajpeyi, Avi; Smith, Rory; Herdeiro, Carlos; Radu, Eugen; Leong, Samson. GW190521 as a Merger of Proca Stars: A Potential New Vector Boson of 8.7×10^−13 eV. Physical Review Letter. 2021. arXiv:2009.05376 可免费查阅. doi:10.1103/PhysRevLett.126.081101 （英语）. 
  18. ^ Black hole collision may have exploded with light. ScienceDaily. 2020-06-26. （原始内容存档于2020-06-26） （英语）. 
  19. ^ 19.0 19.1 19.2 Carpineti, Alfredo. Astronomers May Have Observed The First Flare From A Black Hole Collision. IFLScience. 2020-06-25. （原始内容存档于2020-06-29） （英语）. 

外部链接

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