当两个黑洞碰撞时会发生什么?

2011年11月20日

问题

当两个黑洞碰撞时会发生什么?

回答

我们向剑桥大学.......的宇宙学家和天体物理学家Martin Rees教授提出了这个问题

马丁:在过去10年左右的时间里,我们了解到的一件事是,在每个星系的中心,都潜伏着一个黑洞,其质量相当于100万个太阳,甚至几十亿个太阳。目前还不清楚这个黑洞是如何形成的,但我们相信它的形成与星系的形成是同时发生的黑洞随着星系的成长而成长。我们还知道,星系成长的一种方式是相互合并——两个小星系靠得很近,最终落在一起,形成一个更大的星系。现在,如果两个星系合并,每个星系的中心都有一个黑洞,那么黑洞当然会向共同系统的中心靠近,形成一个围绕彼此运行的双星系统,那么问题是会发生什么?我们认为实际情况是,各种各样的阻力使黑洞靠得足够近,以至于所谓的引力辐射带走了更多的能量。引力辐射是爱因斯坦理论预测的引力场快速变化时就会发生的现象。所以当两个黑洞靠得足够近时,它们的引力辐射会带走很多能量,使它们越来越近,直到最终合并成一个黑洞。在最后的融合中,一个巨大的引力辐射爆发被发射出来,这是一个探测的挑战。但最大的事件是这些超大质量黑洞合并时产生的引力爆发,人们计划在太空中建立阵列,可以探测到这些黑洞合并时空间中发生的轻微抖动。

戴安娜:两个黑洞的相遇将产生一个大黑洞,它也将以引力波的形式产生大量的能量。但当两个黑洞的大小不同时,就会发生这种情况。

马丁:所以我们相信这些黑洞是合并的,通过这个过程,它们中的一些最终会积累质量,在某些情况下,它们的质量是太阳的50亿倍。还有一个有趣的结果。在过去的几年里,计算两个黑洞合并时会发生什么是可能的,当两个黑洞的质量相等时,你会得到一个相当有趣的效应,即反冲。最终合并的黑洞并不一定位于合并星系的中心。它会受到冲击,有时这种冲击大到足以将合并的黑洞驱逐出它所在的星系。所以,我留给你们的最后一个想法是,可能是一些巨大的黑洞在星系间空间中飞速运动,被它们形成的星系的巨大反冲速度踢出了星系。

戴安娜:所以要小心一个超大质量的黑洞在太空中飞行,就像一个非常黑暗、非常沉重的天空庞然大物。

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