引力波的“导火索”：星系中心的超大质量黑洞

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黑洞

引力波是时空中的微小涟漪，它在整个宇宙中传播。

当地球上的气压发生变化时，这个变化会以声波的形式向外传播。类似地，当成对的质密天体，比如黑洞或中子星，它们形成双星并围绕彼此旋转时，周围的引力场发生变化，产生的引力波也会向外传播。

黑洞合并

在1915年，爱因斯坦预言了这一现象。预言中引力波的振幅极其之小，以至于爱因斯坦认为它们永远不会被探测到。不过在2015年，即做出预测的一个世纪后，引力波第一次被直接探测到。首个引力波信号源于一对恒星级黑洞（每个大约是太阳质量的30倍），它们互相合并成一个更大的黑洞。

自那以后，从这些系统中又观测到四次引力波。随着激光干涉引力波天文台（LIGO）和VIRGO（世界大型引力波探测器）技术的不断提高，我们预计在不久的将来会探测到更多引力波信号。

这些观察结果表明，黑洞合并在宇宙中是司空见惯的。不过，我们仍然不清楚这种双星系统是如何形成的。因为它们需要非常接近或在偏心率很高的轨道上才能合并，使引力波可被探测到。

黑洞合并产生强大的引力波

最近的一项研究发现，绝大部分星系中心的黑洞可以改变双星轨道，包括我们自己的星系。一个大质量黑洞会产生非常强烈的引力场和极端的物理现象。如果一个致密双星与一个黑洞近距离接触，那么大多数情况下它会被破坏，它的伴星将被分离。

然而，情况并非总是如此。在某些情况下，双星系统不会被潮汐作用破坏，但它们的轨道会遭受大程度改变。通过使用蒙特卡罗模拟，科学家证明了尚存的黑洞双星系统会变得紧密或者偏心。10%的情况下，合并时间会减少100多倍。这可能足以迫使那些在宇宙诞生至今的时间内不会合并的双星系统能够更快地完成合并，从而产生可探测的引力波。

  
本文选自：今日头条