天体物理学

紧凑型恒星的双重非典型融合

Le 14 août 2019, les détecteurs d’ondes gravitationnelles 利高 和 处女座 ont mis en évidence la fusion d’un système binaire hors norme. 阿斯特丽·兰伯特, chargée de recherche à l’observatoire de la Côte d’Azur 和 membre de l’équipe 处女座, nous présente les caractéristiques de cet événement 姓mé GW190814, 和 les questions qu’il soulève sur la 形成ation des systèmes binaires.

肖恩·拜伊(Sean Bailly)的访谈
双星黑洞中子星

那是什么’évé重力元素GW190814 ?

它的’agit d’un systè我有两个紧凑的物体’相互引力吸引的效果更加接近és l’un de l’呈螺旋运动的其他’à 合并. Un tel phénomène fait vibrer l’espace-temps 和 se manifeste sous la 形成e d’传播tr的波ès loin dans l’Univers. Les deux détecteurs 利高,到États-Unis (dans l’É华盛顿和路易斯安那州),以及 处女座,公关è记录在意大利比萨é相应的信号à14号地心引力波通过时的这种结合 août 2019. L’对该信号的分析允许éduire que le systè我有一个黑洞23 太阳质量和2.6的第二个对象 太阳质量未知的质量。四月è他们的融合,这些物体给了é naissance à un trou noir de 25 太阳质量。差异é群众之间的关系’état initial 和 l’état final du système a été convertie en énergie, transportée 由我es ondes gravitationnelles. Le système binaire était distant de 780 millions d’années-lumière.

为什么这个系统ème binaire 东-il intéressant ?

取决于’à pré感觉,天文学家们é研究脉冲星(étoiles à中子)或系统èmes binaires X (qui comportent un trou noir ou 一种étoile à中子和同伴émet de la lumière)在银河系中ée ont constaté que les étoiles à最庞大的中子épassaient jamais 2,5 太阳质量(和trè很少有2个太阳质量),而最大的黑洞égers é总是高于5 masses solaires. On observe donc 一种discontinuité (un 间隙) dans les masses de ces objets astrophysiques. Ce 间隙 东-il le résultat d’仍然存在的观察偏差à identifier ou 东-il bien réel ? Ce nouvel 2.6的对象 太阳质量争吵’hypothè不连续性é. Il faut donc comprendre comment cet 目的a pu se 形成er 和 quelle est sa nature.

不确定因素不能解释其质量吗 ?

我们确实非常ès près的极限为2.5 太阳质量,我们可以说这个物体必须落在直线上。但是我们来第二个角色è该系统的不典型ème binaire : la grande différence de masse 已合并的两个对象之间é。质量比约为 9 ;没看过。唯一的événement asymé我们观察到的棍棒é,GW190412,我们已经发布了é l’几个月前的分析,质量比稍差érieur à 4(带有8和30的两个黑洞 masses solaires).

这个不对称étrie est très inté感觉。当我们调整modè引力波信号émis 由我a fusion, différents paramètres entrent en jeu :两个物体的质量,它们之间的距离à la 地球, l’从哪个角度看系统è我,两个物体在它们身上的旋转速度-米êmes, 等等当两个物体的质量为très proches, le signal gravitationnel a 一种structure trop simple pour que l’on puisse déterminer avec pré切割所有这些参数è非常。有些是米ême liés 和 ne peuvent être calculés indépendamment l’un de l’autre.

À l’反之,当群众非常ès diffé租金,信号变得更加丰富。我们看到了什么’我们称谐波为主要信号的次级分量,它们携带了许多’信息。实际上,他们仍然é感到,但它们被放大了ées dans 一个系统ème asymé捏diff的计算érentes grandeurs 是Donc plus pré顺式,这使我们可以限制l的质量’objet à 2,6 masses solaires.

D’où vient cette asymétrie du système binaire ?

当一个é大块帆布即将达到使用寿命œur s’在自重和外层下塌陷érieures de l’astre sont expulsé在星际介质中 超新星。根据大小’étoile initiale, le cœ对于更大的物体,您会变成一个黑洞,然后变成étoile à那些中子égè水库如果我们假设’爆炸很快,所以,d’après les modè莱斯,我们间断了é在可能出现的黑洞中étoiles à中子。另一方面,如果我们假设’爆炸较慢,可能是早上è重新内部’étoile soit accrétée par l’étoile à中子,然后可以é通过2.5太阳质量– 和 éventuellement s’effondrer. Mais même si ce scé纳里奥可以解释观测到的2.6太阳质量ées,这不能告诉我们’il s’agit d’une étoile à neutrons ou d’一个黑洞。有必要遵守’这个质量的其他星星。

怎么é完成第二个成员的性质 ?

一个整数索引é在的情况下’un système binaire de deux étoiles à neutrons est l’é它们合并期间的辐射任务。À军事力量的原因ée, les étoiles à neutrons sont très déformées, la matière s’é加热并产生强烈的闪光ère sur 一种large gamme du spectre électromagnétique. Lors de la déGW170817信号的检测,协作 -处女座 立即ôt donné l’alerte à tout un réseau de té地面范围和卫星。超过70 跟随的乐器’évé红外线,X射线,无线电, etc.

À l’反之,两个黑洞的合并非常ès « propre » 和 n’é没有辐射électromagnétique (à moins d’想象一个非常环境è富含气体)。仅重力波té显示合并。一个系统è我混合黑洞étoile à neutrons pourrait avoir 一种signature électromagnétique.

我们是否有étecté 一种émission lumineuse 对于GW190814 ?

L’alerte a bien été donnée suivant la procé通常持续,但没有信号’a été observé. Cela n’不排除’objet de 2,6 masses solaires soit 一种étoile à中子。这种合并’est déroulée是GW170817(780)的六倍 millions d’années-lumière contre 130 millions). L’émission électromagnétique était peut-ê太虚弱而不能être détectée。另一个可能的解释是,系统è我是如此不对称é认为黑洞会被照亮éralement avalé l’étoile à中子不留s’é逃避辐射。第二个对象也许是ê也是黑洞…因此其性质仍然未知。

Qu’avons-nous appris d’autre sur ce système ?

非对称配置é棍棒真的很有钱。它可以测试各种façons 和 avec 一种grande précision la théorie de la relativité géné在激烈的引力场中没有écart avec les pré相对论é générale n’a été constaté.

我们还测量了é通过设置应力加s来使黑洞旋转(旋转速度)évè比所有其他系统合并中的resèmes binaires observées avec 利高处女座 对于être précis, nous avons évalué le spin du système complet, mais celui-ci 是Dominé 由我e trou noir, car c’是两个对象中较重的一个。黑洞的旋转很慢,n’atteint que 7 最大允许值的百分比ée 由我a théorie de la relativité générale.

此措施是否提供有关以下情况的信息: 出生那个黑洞 ?

原则上自旋反射ète effectivement l’黑洞的历史。但是有太多因素在起作用é能够得出以下原因的结论’弱旋转。例如,在黑洞形成期间,后者ède un spin lié à celui du cœur de l’é画布崩溃之前。但是,我们知道ît très mal cette région des é大块的画布。一些国防部èles suggéraient que le cœur avait 一种rotation rapide, mais récemment des modè那些没有旋转的人也有été proposés. On pense également que l’超新星爆炸也提供 un supplé旋转至黑洞。

以后的生活,如果黑洞增加ète de la matière d’une é随动帆布,它通过传递角动量来提高转速。三月的影响ées dans 一个系统ème binaire serré 在相当长的一段时间内趋向于à同步内在旋转è比轨道运动(c’est le même phénomè谁开了月亮à présenter toujours la même face à地球)。并且在非常好的环境中è密密麻麻的’邻近的恒星,我们将非常随机地观察到协会è短的给« en moyenne » des spins alé理论。所以我们有差异érents effets en compé争夺的传统 轨道。但是对于’obtenir ce genre d’mod的信息éliser de façon réaliste le système binaire.

我们知道如何解释吗’origine du système binaire ?

D’après les modèles, il est trè难以生产的系统èmes binaires asymé在合理的时间内合并的三角形’est-à-dire inférieur à l’âge de l’Univers, ou avec 一种probabilité de réalisation non négligeable. Mais les évé提到GW190814和GW190412建议èrent que les systèmes asymétriques sont loin d’ê很少。所以一定有一个mé有效的训练犬儒主义’il reste à élucider.

轨道s’灵感来自于两者的结合étoiles à neutrons de 2017. L’objet né lors de cette fusion a 一种masse d’à peu près 2,6 太阳质量。我们性质未知的物体可能有être émergé d’这样的会议,之前 fusionner à转动黑洞23 太阳质量。那些Cénario implique un état initial à trois corps, 形成és dans un même nuage molé目但是这个配置非常ès不稳定并导致général à l’éjection d’un des membres.

另一个scénario part d’un amas stellaire (comme un amas globulaire) comportant de 姓breux objets, où 他是e produit de 姓breux é动态变化和连续捕获。据信’这就是黑洞到达数十个太阳质量的方式。但是,在这样的簇中,最重的物体倾向于à在中心重组,小孩子们在p相遇ériphérie. Il 是Donc très peu probable d’obtenir 一个系统ème binaire asymétrique…

Une autre solution 是D’想象一个环境’effets dynamiques 和 一种grande quantité加油站。后者倾向于à减慢身体运动é老化,从而增加了系统形成的机会。èmes binaires asymétriques. Certains théoriciens suggèrent que le disque d’accrétion d’活跃星系核中的超大质量黑洞可以提供这样的环境。

如何决定 ?

在他的第三次è我的数据活动ées, d’avril 2019 à mars 2020年,合作 -处女座 确定的é 56 潜在合并的信号。三有été confirmés pour l’片刻,做了’出版物的主题。我们将绘制一个目录événements confirmés。如果加上公关的十次合并écé牙齿,我们将能够开始à对特征进行统计分析éristiques des systè我的二进制文件。这些信息将帮助我们é完成这些系统è我的二进制文件正在形成 et quel mécanisme permet d’说明特殊情况,例如GW190814。

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