gov-civil-vilareal.pt時空の揺れ：天文学者は初めて、ブラックホールが中性子星を食べているのを見る
>天文学者は、宇宙で最も恐ろしいものを2番目に恐ろしいものを食べていることを初めて検出しました。それは、中性子星をむさぼり食うブラックホールです。
これは同時に、私がこれまでに書いた中で最もクールで最も背筋がゾクゾクする研究結果の1つです。宇宙でこれら2つの最も密度の高いタイプのオブジェクトをマージすると、 巨大な 爆発、それでも完全に暗いもの。 それが文字通り時空の構造を揺るがしたのでそれが検出された唯一の方法 。
さらに良いですか？天文学者はちょうど10日後に2番目のものを検出しました。
恐ろしい出来事はによって発見されました LIGOとVirgoのコラボレーション 、検出するように設計された施設 重力波 、時空の構造における実際の波紋。アインシュタインは、これらの波は加速された質量によって生成されると予測しましたが、オブジェクトが大きく、密度が高く、激しく加速されない限り、振幅が小さすぎて検出できません。
しかし、ブラックホールや中性子星が合体すると、直径がわずか数キロであるが、星と同じくらいの質量の物体が、鋭い重力波を作り出すのに十分なほど、魂を砕く速度で互いに加速されます。これらの波は光速で外側に広がりますが、距離とともに弱まります。数億または数十億光年離れた場所からそれらを検出できますが、それまでにそれらは非常に弱くなり、時空の伸びは非常に小さいため、1世紀前に予測されましたが、2015年まで直接検出されませんでした（私はその最初の重大な発見と、これがその時からの記事でどのように機能するかについての詳細を持っています）。
中性子星（右）とブラックホール（左）の融合を描いたアートワーク。クレジット： カールノックス（OzGrav）
マーリーと私コモンセンスメディア
それ以来、数十のイベントが見られ、ほとんどがブラックホールのペアが合体していますが、中性子星合体も2回見られています。しかし、これまで、中性子星を食べるブラックホールは見られませんでした。実際、私たちの銀河ではブラックホール/中性子星の連星系は検出されていません。
イベントは2020年1月5日と2020年1月15日に検出され、それぞれGW200105_162426とGW200115_042309と呼ばれます（ GW 重力波の場合、数値は検出された日時のものです）。最初の信号（GW200105と呼びましょう）は強い信号でしたが、3つの検出器のうちの1つでのみはっきりと見えました（2つ目はその時点で遮断され、3つ目では弱くしか見えませんでした）。 2番目（GW200115）は3つすべてで見られました*。
重力波が地球を通過するとき、波の形と強さは、それらを作成したシステムについて多くのことを教えてくれます。両方のイベントは統計的に有意であり（天文学者はそれらが本物であると考えていることを意味します）、どちらの場合も、マージする2つのオブジェクトの質量は非常に小さかった。
中性子星は信じられないほど小さくて密度が高く、太陽の質量をわずか数キロメートルの幅のボールに詰め込んでいます。このアートワークは、マンハッタンと比較したものを描いています。クレジット： NASAのゴダードスペースフライトセンター
GW200105で統合された2つのコンポーネントの質量は、太陽の8.9倍と1.9倍でした（不確実性は、それぞれ太陽の質量の約1.3倍と0.3倍でした）。最初のコンポーネントはブラックホールの領域にうまく入ります— このタイプのブラックホールの最小質量は、太陽の約2.8倍だと私たちは考えています。 。 2つ目は、その制限を下回っていますが、ほぼ確実です 中性子星 ： NS 信じられないほど 星が超新星として爆発した後の巨大な星の密なコア。 ニュートロニウムの球体（この問題は呼ばれます）は、ガムボールのサイズで、地球上のすべての人間を合わせたものと同じくらいの重さがあります。 。
同じことが2番目のイベントであるGW200115にも当てはまります。質量は太陽の5.7（±2程度）および1.5（±.5程度）倍です。繰り返しになりますが、かなりはっきりとブラックホールと中性子星です。
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両方のシステムは、2つの通常の、しかし巨大な星が互いに周回していることから始まりました。 1つはおそらく太陽の質量の20倍かそこらでした。おそらくわずか数百万年で、核燃料を素早く使い果たしました。その後、赤色超巨星（アンタレスやベテルギウスなど）に膨れ上がりました。それは非常に大きかったので、コンパニオンスターを一時的に飲み込んだか、ほとんど飲み込んだ可能性があり、その2番目の星は、最初の星から多くの質量を引き離し、それ自体をより大きくしました。
その後、最初の星が爆発し、ブラックホールを形成しました。最終的には、2番目の星も爆発し、中性子星を形成しました（または、初期の質量と、一方が他方に物質を失った速さによっては、その逆もあり得ました）。いずれにせよ、残ったのはブラックホールを周回する中性子星でした。
3つ目の星がシステム内にある場合、2つの星のバランスが崩れ、軌道が接近する可能性があります。あるいは、数十億年以上にわたって、2人が軌道を回るときに弱い重力波を放出し、エネルギーを失い、ゆっくりと渦巻く可能性があります。いずれにせよ、最終的に彼らは十分に接近し、そしてBANG。ブラックホールは中性子星を飲み込んだ。
ちなみに、興味があれば：このイベントの後に残っているのは、より大きくて大きなブラックホールです。それはブラックホールの全体の一部です：落ちて、あなたは今ブラックホールの一部です。
その最終モーメントの直前のそのようなシステムの軌道エネルギーは理解するのが難しいです。合計で太陽の質量の数倍の2つの物体が互いに渦巻いています ほぼ光速で。 そのエネルギーは、2つが融合するときにどこかに行かなければなりません。それが行くところは時空を揺さぶることです。
これが起こると、システムの質量の一部が重力波のエネルギーに直接変換されます。これは莫大な量のエネルギーです。これらの2つの新しいケースでは、太陽の半分の質量のようなものがエネルギーに変換されました。念のために言っておきますが、これは方程式E = mc ^ 2を介して行われ、光の2乗の速度は非常に大きな数値です。最後の瞬間はほんの数秒続きましたが、生成されたエネルギーの量は1のようなものでした 太陽の総光度の00兆倍 （1020）同じ時間で！
それでも、ほぼ確実に完全に暗かった。光はまったく放出されませんでした（少なくとも、どの望遠鏡でもフラッシュは見られず、必ずしも予想されていませんでした）。すべてのエネルギーは重力波に入りました。どちらのイベントもおよそ10億光年離れており、その広大な距離で信号は大幅に弱まりました。彼らがここに着くまでに、彼らはかろうじてささやきました。実際、正直なところ、検出器の近くでささやくと、これらのイベントよりもはるかに大きな信号が発生します。
ブラックホールと中性子星のシステムがどのように形成されるのか、あるいはそれが時間とともにどのように進化するのかを完全には理解していないため、このような合併は重要です。これらのイベントを見るだけで、これらの連星システムが存在することがわかります—良いスタートです—そしてそれらが私たちのローカルボリュームで発生する頻度もわかります（これらから、私たちの20億光年以内のどこかで毎週およそ1つの合併があると予想します）。さらに検出された場合、天文学者はこれらの巨大な恒星のバイナリがどのように動作するかを理解するのに役立ちます。
これは素晴らしいです！彼らが遠くにいる限り。そのような出来事は、別の銀河で起こったとき、私には問題ありません。より良い信号を取得し、それをよりよく分析できるようにするために、より近いものでさえクールです。しかし、ある宇宙の怪物が別の怪物を食べるとき、それが素晴らしくてかっこいいので、私は鼻血の席を持っていてもかまわないことに気づきます。
* 2019年には、同様のイベントが検出されました。そこでは、巨大なブラックホールが、おそらく非常に低質量のブラックホールと融合しました。 2番目の天体が非常に巨大な中性子星であった可能性はありますが、ほとんどありません。
