雙黑洞
兩個黑洞合并，會發(fā)生什么呢？
浩瀚縹緲的宇宙深空，存在著人類多少未知和遐想。而黑洞，作為一種時空曲率1大到光都無法從其事件視界2 逃脫的天體，幾乎可以吞噬所有東西。其神秘性與危險性更是吸引無數(shù)學(xué)者和科學(xué)家們探索和追求。
時空曲率
開槍射擊時，后坐力可能會把你撞倒。兩個黑洞合并時，動量的損失也會產(chǎn)生類似的反沖。加州理工學(xué)院的天體物理學(xué)家維賈伊·瓦爾馬(Vijay Varma)說:“對于某些黑洞合并來說，這種反沖速度可達(dá)每秒5000公里，比大多數(shù)星系的逃逸速度還要快。”
開槍反沖
雙黑洞系統(tǒng)運行時，它輻射的引力波將帶走能量和角動量，導(dǎo)致雙黑洞系統(tǒng)向內(nèi)螺旋收縮。當(dāng)該兩個黑洞不對稱時，比如質(zhì)量不相等，引力波不會在所有方向上均勻發(fā)射。瓦爾馬和他的同事們，設(shè)計了一種通過測量引力波3來推測兩黑洞合并效果的新方法。該測量可幫助研究重黑洞4的起源，也可更深層次地了解星系演化和廣義相對論。
大部分反沖都發(fā)生在合并的瞬間，這可能導(dǎo)致一個足夠大的反沖。他們模擬了兩個質(zhì)量分別為35個太陽質(zhì)量和25個太陽質(zhì)量黑洞的合并，及黑洞反沖的效果。
黑洞合并圖
研究人員利用超級計算機進行了模擬，并用數(shù)值方法求解了廣義相對論方程。這次模擬是模擬極限時空(SXS)合作項目的一部分，加州理工學(xué)院和康奈爾大學(xué)的研究小組都參與了這個項目。
這項研究顯示：引力波信號以一種意想不到的方式，揭示了神奇的天體物理現(xiàn)象。據(jù)作者稱，隨著LIGO5和處女座(Virgo)6引力波探測器在未來幾年的改進，它們將可以被用來可靠地測量反沖。
美國激光干涉引力波天文臺（LIGO）
名詞解釋：
1. 時空曲率：廣義相對論中的一個術(shù)語，指物體“質(zhì)量”的分布將影響時空的分布，使時空變得不均勻，并引起時空彎曲而產(chǎn)生時空曲率。
2. 事件視界：也叫事象地平面，是時空中不可逃逸區(qū)域的邊界。它要說明的是，事件視界以外的觀察者，無法利用任何物理方法獲得事件視界以內(nèi)的任何事件的信息，或受到事件視界以內(nèi)事件的任何影響。
3. 引力波：引力波在物理學(xué)中是指時空彎曲中的漣漪，通過波的形式從輻射源向外傳播，這種波以引力輻射的形式傳輸能量。愛因斯坦于1915年基于廣義相對論預(yù)言了引力波的存在。
4. 重黑洞：質(zhì)量較大的黑洞，與之相對的有輕黑洞，即質(zhì)量較小的黑洞；銀河系中也存在超大質(zhì)量黑洞，其質(zhì)量介于100萬倍至100億倍太陽之間。
5. LIGO: 激光干涉引力波天文臺（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory，縮寫為LIGO）是美國分別在路易斯安那州的列文斯頓和華盛頓州的漢福德建造的兩個引力波探測器。LIGO可被用來尋找宇宙中的引力波，從而可以驗證黑洞的存在和檢驗廣義相對論。
6. 處女座(Virgo)：歐洲“處女座”引力波探測器，位于意大利比薩市附近。
文章來源：
J. Duris et al, Bayesian Optimization of a Free-Electron Laser, Physical Review Letters (2020).
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.101104
