通过科学计算表明 旋转的黑洞可以被潮汐力所变形

据巴黎天文台和巴西物理研究中心的新计算,一些旋转的双体黑洞在合并时可以发生潮汐变形(www.1wq.net)。

研究人员表示,超大质量黑洞会在恒星质量的天体以螺旋的方式进行合并时潮汐性地膨胀。

这些结果为今后测量这种黑洞合并所发出的引力波提供了新的指导。

在强引力场中,包括行星在内的刚性物体会发生变形。

这种效应可以用三个潮汐洛夫数来量化,它们描述了一个物体在受到潮汐力时将如何变形。

科学家们热衷于测量洛夫数,因为它们编码了关于大质量物体内部结构的关键信息--包括行星和系外行星的组成。

同样的数学方法可以用来研究合并的中子星的变形,这可以用引力波来观察。

这使得天文学家能够对合并的中子星的变形进行约束。

然而,黑洞的情况并不清楚。

以前的计算表明,在静态引力场内,不旋转的黑洞应该完全不显示变形。

然而,由于所有的黑洞都被认为会在某种程度上旋转,因此一直不清楚这一假设是否适用于合并。

通过新的理论分析,研究人员预测,在合并过程中确实可以出现潮汐隆起。

对于一个在不对称潮汐场中以其最大可能速率的10%旋转的黑洞,他们的计算表明,潮汐隆起可以出现,相应的四极洛夫数为0.002。

相比之下,一个更容易变形的地球的四极洛夫数是0.3,而中子星的数字约为0.1。

虽然这意味着黑洞必须比行星和中子星更加坚硬,但研究人员预测,它们的变形应该足以影响合并的动力学。

例如,在一个恒星质量的黑洞旋进一个可能是数十亿倍质量的超大质量黑洞的情况下,较大物体中产生的潮汐隆起将产生一个扭矩,减缓其旋转速度。

反过来,这种效应可能会影响黑洞合并时产生的引力波的性质--尽管这将是非常微妙的,无法用目前的引力探测器探测到。

研究人员希望这种情况能够随着欧空局的激光干涉仪空间天线任务而改变,该任务的计划发射日期为2034年。

作为第一个天基引力波探测器,该探测器将使天文学家对黑洞变形的约束比目前对中子星的约束大约严格8个数量级。

利用此次相关研究人员的理论来研究这些未来的结果,天文学家可以获得关于已知宇宙中最大规模天体的组成的重要线索。

附:1909年,英国人洛夫引入了两个表征地球弹性的参数h和k;1912年,日本的志田顺引入了第三个参数l;这3个常数统称为洛夫数,也有时称l为志田数。

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