利用爱因斯坦的相对论，天体物理学家计算出多少颗恒星最终会因黑洞而发生碰撞

时间：2022-01-19 16:58:04来源：

艺术家的构想显示了两个黑洞的碰撞，类似于LIGO和处女座引力波探测器所检测到的。

自2015年引力波天文学取得突破以来，科学家由于重力作用相互碰撞，已经能够探测出十几对紧密定位的黑洞（称为二元黑洞）。但是，科学家们仍在争论这些黑洞中有多少是从恒星中诞生的，以及它们如何能够在我们整个宇宙的寿命内足够靠近而发生碰撞。

现在，一位范德比尔特天体物理学家进行的一项有前途的新研究可能会为我们提供一种方法，用于找到宇宙历史中可碰撞成双星黑洞的可用恒星的数量。

该研究于2020年1月31日发表在天体物理学杂志快报上，将帮助未来的科学家解释恒星的潜在种群，并检验宇宙历史上所有相撞黑洞的形成理论。

范德比尔特天体物理学家，这项研究的主要作者卡恩·贾尼说：“到目前为止，研究人员已经理论化了宇宙中成对黑洞的形成和存在，但其前身恒星的起源仍然是个谜。”“通过这项研究，我们使用当前可用的天体物理观测结果对碰撞的黑洞进行了法医研究。在此过程中，我们制定了基本的约束条件或预算，该约束条件告诉我们自宇宙开始以来注定要碰撞成黑洞的恒星所占的比例。”

贾尼（Jani）和合著者，哈佛大学的亚伯拉罕·洛布（Abraham Loeb）利用爱因斯坦的相对论一般性原理（告诉我们黑洞如何相互作用并最终碰撞），使用记录在案的LIGO事件来盘点任意时间点的宇宙时空资源。然后，他们针对双黑洞过程中的每个步骤开发了约束条件：宇宙中可用恒星的数量，每个恒星过渡到单个黑洞的过程以及对这些黑洞最终碰撞的检测（选到的）高达亿万年后，LIGO受到了撞击产生的引力波的冲击。

“根据目前的观察，我们发现宇宙中所有质量恒星中有14％注定会像黑洞一样发生碰撞。从大自然的角度来说，这是非凡的效率，” Jani补充道。“我们框架中的这些附加约束条件将有助于研究人员追踪黑洞的历史，回答老问题，并无疑打开更多奇特的情景。”

参考：Karan Jani和Abraham Loeb的《 LIGO黑洞全球恒星预算》，2020年1月31日，天体物理学期刊快报。DOI：
10.3847 / 2041-8213 / ab6854

这项研究由范德比尔特的GRAVITY计划资助，哈佛大学的“黑洞计划”部分资助，该计划由约翰·邓普顿基金会，戈登和贝蒂·摩尔基金会资助。