双黑洞自旋或助科学家揭示广义相对论和恒星的寿命问题

据外媒报道，康奈尔大学文理学院克拉曼物理学博士后Vijay Varma表示，引力波天文学的关键目标之一是了解和描述双黑洞的旋转。通过测量双黑洞系统的质量和自旋率，其中两个超级紧凑的天体相互绕行，利用天体合并时发出的引力波，研究人员可以深入了解天体物理学中更大的问题，包括广义相对论和恒星的寿命。

在4月29日发表在《物理评论快报》上的《LIGO-Virgo双黑洞的新旋转》中，Varma和合作者提出了一种研究双黑洞的新方法，通过旋转--而不是质量--来识别它们的每个单独的组成黑洞，这导致了对旋转的改进测量。研究人员应用这种新方法来分析由LIGO和Virgo引力波探测器收集的双黑洞数据。

研究人员写道：“我们不是像通常那样试图确定两个天体中最重和最轻的自旋，而是推断出具有最高和最低自旋的天体的属性。”他们写道：“这种对黑洞自旋的重新关注，而不是对其质量的重新关注，为两个黑洞的质量几乎相等的双星的自旋测量提供了新的重要性——这似乎是大多数情况。”

他们的发现可能会改变科学家研究黑洞的方式，黑洞为广义相对论和我们对恒星演化的认识以及其他大型问题提供了洞察力。

Biscoveanu表示：“我们意识到，对于双星中的两个黑洞具有相等质量或接近相等质量的系统，很难测量自旋。研究小组重新规划了这个问题，直接观察自旋最高的黑洞和自旋最低的黑洞的自旋。”

Varma和合作者(来自麻省理工学院的主要作者Sylvia Biscoveanu、Maximiliano Isi和Salvatore Vitale)在研究GW190521的数据时受到启发，开始进行这一研究，GW190521是一个由LIGO探测到的双黑洞系统，LIGO是一个非常敏感的仪器，可以探测来自天文物体的引力波，包括黑洞。研究人员说，这个系统特别有趣，因为它是迄今为止探测到的质量最大的系统，而且它还展示了以前没有观察到的独特自旋特征的证据。

Varma表示：“我们对有自旋的系统特别感兴趣，因为它们携带着大量的天体物理信息，可以告诉我们这些双星首先是如何形成的。”他是开发“代用模型”的专家，该模型允许研究人员根据超级计算机模拟来确定黑洞的特征。

Varma称，黑洞是令人难以置信的重和密集，通常比太阳的质量大10到30倍，有时更重，但挤在一个大约夏威夷大小的空间里。Biscoveanu将测量双黑洞系统的质量和自旋比作测量两种果汁的温度和甜度。她说：“你会测量你正在品尝的最冷的果汁的温度和最甜的果汁的甜度。你不会试图测量最冷的果汁的甜度，因为这是一个复杂的问题，特别是如果它们两个都是相同的温度。”

研究人员说，查询旋转速度最快的黑洞有助于研究人员更多地了解单个双黑洞系统，或整个双黑洞群，例如LIGO-Virgo合作组织通过引力波观测到的黑洞。

“这对恒星如何演化和形成黑洞有影响，”Varma说。“我们可以回到演化的早期阶段，并试图了解黑洞天体物理学的秘密。”

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