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银河系中恒星与恒星之间的距离相当远，彼此撞在一起的可能性微乎其微。黑洞的大小比恒星小很多，两颗黑洞撞在一起的机会更小。不过两颗黑洞还是有可能撞在一起，这是怎么发生的呢？
黑洞撞黑洞
大部分的恒星都位在双星系统中，也就是两颗恒星互相绕着对方运行，像我们的太阳单独存在的恒星反而比较少。如果双星系统中两颗恒星质量都超过25倍太阳质量，这两颗恒星演化到最后都可能变成黑洞。假如两颗黑洞的距离够近，它们互相绕着运行时会持续发出重力波，持续发出重力波则让两颗黑洞愈来愈靠近，两颗黑洞最终会撞在一起形成一颗更大的黑洞。
爱因斯坦在1915年发表广义相对论时，就预测重力波的存在，但是重力波非常的微弱，爱因斯坦认为实际上可能侦测不到。这么微弱的重力波真的有可能侦测到吗？
两颗互绕的黑洞会发出重力波，最后彼此相撞形成一个质量更大的黑洞。图像来源：NASA
撞出诺贝尔奖
为了侦测微弱的重力波，科学家在美国的华盛顿州和路易斯安那州建造两座重力波观测站LIGO（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory）。2015年9月14日，人类首次侦测到两黑洞相撞的事件，一颗35.4倍及另一颗29.8倍太阳质量黑洞相撞，形成一颗62.2倍太阳质量黑洞，两颗黑洞撞击的威力让远在14亿光年外的地球上都感受到！
LIGO的简易布置图。作者：LIGO Scientic Collaboration
两颗黑洞的总质量是65.2倍太阳质量（35.4+29.8=65.2），不过最后形成的黑洞质量是62.2倍太阳质量，两者之间差了3.0倍太阳质量（65.2-62.2=3），这3个太阳质量转化成能量，以重力波的方式往外传播。
截至2017年年底为止，一共侦测到5次黑洞与黑洞相撞所产生的重力波事件，其中质量最小和最大的黑洞分别是7和35.4倍太阳质量，这些黑洞都是大质量恒星演化而来的，也就是恒星质量黑洞。
理论上只要是物体作加速度运动就会发出重力波，地球绕太阳和月球绕地球都会产生重力波，但是这样的重力波太微弱了，现在的仪器无法侦测到这么微弱的重力波。只有两颗黑洞或中子星碰撞这样猛烈的事件，现在的重力波观测站才能观测到。黑洞本身不会发光，所以天文上的各式望远镜都无法直接观测黑洞。重力波开启了一扇窗，成为科学家研究黑洞的新工具。
宇宙的历史。根据推测，大爆炸刚发生后的超光速暴涨过程产生了重力波。作者：Yinweichen
爱因斯坦发表相对论的一百年后，重力波才经由两颗黑洞互撞被侦测到。首次侦测到黑洞互撞产生的重力波，让研究重力波的三位科学家在2017年得到诺贝尔物理奖。
关于黑洞的7个问题：
什么是黑洞？ 如果太阳变成黑洞，地球会被吸进去吗？ 黑洞怎么长大的？ 天鹅座X-1是不是黑洞？ 可以用黑洞做时空旅行吗？黑洞和黑洞相撞会撞出什么？ 银河系中心有一颗大黑洞吗？
文章来源：屋顶上的天文学家
本文选自：今日头条 |
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发表于 2019-2-18 23:58:00
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