GW150914:双黑洞合并到底有多疯狂,总输出功率50倍可观测宇宙

2015年9月14日9点50分45秒的时候,LIGO(激光干涉引力波天文台)探测到了一个持续时间为0.2秒的信号,这个信号的引力波源的方向在麦哲伦星云方向上,但是实际距离要远得多,距离地球大约6~18亿光年,所以这次引力波事件被命名为GW150914。但是这个持续0.2秒的信号却揭露了一个恐怖的瞬间,这么短的时间内峰值功率达到了3.6×10^56erg/s,相当于每秒钟耗尽了200个太阳质量的能量,总输出功率相当于50倍可观测宇宙中所有恒星的瞬时功率。

GW150914黑洞合并事件中的瞬时功率比整个宇宙恒星功率之和还要大50倍
GW150914黑洞合并事件中的瞬时功率比整个宇宙恒星功率之和还要大50倍

也就是说在这0.2秒的能量释放峰值中,这个事件中的天体能量辐射比整个宇宙中恒星的辐射功率还要大50倍。

一开始探测到GW150914信号的科学家都不敢相信这是真实的,但是后来经过天文学家的细致研究才确定这次事件是真实可靠的。

根据科学家的研究表明,GW150914是两个黑洞合并释放出来的引力波信号,这两个黑洞的质量分别是36倍和29倍太阳质量,合并后的新黑洞质量为62倍太阳质量,在这个过程中大约有3倍太阳质量的物质以引力波的形式被释放出来,引力波辐射的峰值功率为3.6×10^49W,比整个可观测宇宙中的恒星功率总和还要高50倍,大约为普朗克功率的0.1%。

GW150914引力波事件中两个黑洞合并示意图
GW150914引力波事件中两个黑洞合并示意图

在这短短的0.2秒时间内,这两颗黑洞之间的相对速度从0.3倍光速一下子增加到0.6倍光速。

黑洞合并在宇宙中其实是经常发生的一些事情,它们的瞬时功率都非常爆表,GW150914引力波事件中的两颗黑洞只是小质量的恒星级别的黑洞,其爆发的引力波能量都如此之高了,真不能想象如果是数亿倍太阳质量的星系超大质量黑洞合并会怎么样。比如NGC 6240中有2个质量超过3.6亿倍太阳质量的超大质量黑洞在未来1000万年内可能会发生合并,不知道到时候会是什么样的场景啊。

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