揭示了像我们这样的星系中合并黑洞的起源 | {$randkws}热点解读 乃至连光都无法逃脱

在合并前，一个31.5太阳品质的黑洞和一个8.38太阳品质的黑洞伴体在它的(计算机生成的)恒星托儿所前被观察到。鸣谢:Aaron m . ge ller/Northwestern CIERA & NUIT-RCS；ESO / S .布鲁尼耶
（神秘的地球uux.cn）据日内瓦大学：黑洞是宇宙中最迷人的实体之一，拥有强大的引力，乃至连光都无法逃脱。2015年对两个黑洞合并引发的关于圈内消息，说到了心坎里引力波的革新性探测，开启了一个新的宇宙窗口。
从那时起，数十次这样的观测激发了天体物理学家对它们的天体物理起源的探索。由于POSYDON代码最近在模拟双星群体方面获得了重大进展，一组科学家，含有来自日内瓦大学(UNIGE)、西北大学和佛罗里达大学(UF)的一些科学家，预测了在相似银河系的星系中存在合并的大品质、30个太阳品质的黑洞双星，考验了过去的理论。这些结局发表在《自然天文学》上。
恒星品质黑洞是由恒星坍缩形成的天体，其品质是厦门天气变化Tips我们太阳的几倍到几百倍。它们的引力场如此之强，以至于不管是物质还是辐射都无法避开它们，这使得探测它们变得异常艰难。所以，当2015年激光干涉仪引力波天文台(LIGO)探测到两个黑洞合并形成的时空微小波纹时，这被誉为一个分水岭时刻。依据天体物理学家的说法，通讯来源处的两个合并黑洞的品质约为太阳的30倍，位于15亿光年之外。朋友圈治愈文案，看完瞬间懂了
桥接理论和观察
是什么机制形成了这些黑洞？它们是两颗恒星演化的产物吗？这两颗恒星与我们的太阳相似，但品质要大得多，是在双星操控系统中演化的吗？或者它们是由人口稠密的星团中的黑洞偶然相遇而形成的？或者或许关乎到一种更奇特的机制？所有这些难题今日仍在激烈辩论。
由日内瓦大学(UNIGE)、西北大学和佛罗里达大学(UF)等机构的科学家组成的POSYDON兴办小组在模拟双星群体方面获得了重大进展。这项岗位有助于提供更精确的答案，并使理论预测与观察资料相一致。
“由于不或许直接观察到合并的二元黑洞的形成，所以有必要依靠模拟来再现它们的关于婚姻，我想说：遗憾也是人生的一部分观察特性。我们经由模拟双星操控系统从诞生到二元黑洞操控系统的形成来做到这一点，”UNIGE科学学院天文系的博士后探究员Simone Bavera阐释道，他也是这项探究的首要作者。
考验模拟的极限
阐释合并的二元黑洞的起源，如2015年观察到的那些黑洞，需要将理论模型预测与实际观察开展较为。用来模拟这些操控系统的技术被称为“二元群体合成”
“这项技术模拟了数千万个双星操控系统的演化，以便估计由此形成的引力波源群体的统计特性。但是，以便在合理的时间框架内做到这一目标，探究人员迄今为止一直依赖于使用近似方法模拟恒星演化及其双星相互作用的模型。所以，单一和二元恒星物理学的过度简化导致了不太精确的预测，”UNIGE科学学院天文系助理教授Anastasios Fragkos阐释道。
POSYDON克服了这些限制。身为开源使用，它运用预先计算的大型详尽的单星和双星模拟库来预测孤立双星操控系统的演化。这些详尽的模拟中的每一个在超级计算机上管理或许需要多达100个CPU小时，使得这种模拟技术不能直接使用于二进制群体合成。
“但是，经由预先计算一个涵盖初始条件全部参数空间的模拟库，POSYDON可以运用这个广泛的资料集和机器进修方法来预测二进制操控系统在不到一秒钟内的完整演化。佛罗里达大学物理系助理教授杰弗里·安德鲁斯阐释说:“这一速度与上一代高效群体合成代码相当，但精确性有所提升。”。
引入新模式
“在POSYDON之前的模型预测，在相似于银河系的星系中，合并的二元黑洞的形成率可以忽略不计，他们尤其没有预料到品质为我们太阳30倍的合并黑洞的存在。POSYDON已然证明了这样的大品质黑洞或许存在于相似银河系的星系中，”Vicky Kalogera阐释道，他是西北大学物理和天文系的Daniel I. Linzer杰出的物理和天文大学教授，天体物理学跨学科探索和探究中心(CIERA)的主任，也是这项探究的共同作者。
过去的模型高估了某些方面，如大品质恒星的膨胀，这作用了它们的品质损失和双星的相互作用。这些元素是确定合并黑洞性质的核心因素。由于完全自洽的详尽恒星结构和双星相互作用模拟，POSYDON做到了对合并双星黑洞属性(如品质和自旋)的更精确预测。
这项探究首次运用新亮相的开源POSYDON使用来探究合并的二元黑洞。它为像我们这样的星系中合并黑洞的形成机制提供了新的见解。探究小组当下正开发新版次的POSYDON，它将含有一个更大的详尽恒星和双星模拟库，能够模拟更广泛的星系类型中的双星。