90次啦！最新引力波目录公布北京时间11月8日

北京时间11月8日，引力波观测LIGO-Virgo-KAGRA合作组织发布了最新一期引力波事件目录，总共包含了90次，较2020年10月发布的目录又新增了35次。
该目录囊括了目前世界上已建成并投入使用的三座引力波天文台，分别是位于美国的两台高新激光干涉仪引力波天文台（aLIGO）、位于意大利的室女座引力波探测器（Virgo）和位于日本的神冈引力波探测器（KAGRA）。这三座天文台联合组成了一个科学家团队仔细分析了2019年11月至2020年3月期间的观测数据，共监测到新的引力波事件35个。其中32个极有可能是黑洞合并（两个黑洞相互旋转接近最后碰撞合并成为更大质量的黑洞）所产生。如果这样的话，迄今黑洞并合产生的引力波总数达到83次，占92.2% 。（回顾上一份目录：《5年发现50次引力波，半年39次，你说6不6？》）

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迄今观测到的90次引力波合集（来源：LIGO/Virgo/KAGRA/S.Ghonge/K.Jani）
有趣的是，参与这些并合事件的黑洞中，质量差别也不小，最小的质量大约是太阳的5倍，最大的超过100倍，而这种超百倍太阳质量（M?）的黑洞可以被归为中等质量黑洞。这一种类的黑洞是天体物理学家的香饽饽，长期以来他们一直在寻找，并试图弄清它们的演化过程。这份新的目录显示并合后质量大于100M?的黑洞占比将近10% ，这似乎透露出宇宙中的中等质量黑洞或许比此前所认为的更为常见，至少看起来偏小的中等质量黑洞好像不少。另外，在所发现的35个事件中，有两个可能是中子星和黑洞合并——这可能是更为罕见的事件。

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迄今观测到的90次引力波对应的并合事件（来源：LIGO-Virgo/AaronGeller/Northwestern）
我们试着对总表做个初步统计：
双黑洞并合83次，占92.2% 。
双黑洞并合83次，占92.2% 。
黑洞-中子星并合2次，占2.2% 。（另有两次不确定，疑似也是黑洞-中子星并合）
并合前双黑洞质量均超过20M?的53次，占58.9% 。
并合后黑洞质量超过50M?的52次，占56.6% 。
并合后黑洞质量超过100M?的8次，占比8.9% 。
让我们再列举几个比较有意思的吧：
质量最大：GW190426_190642
一个107M?的黑洞与一个77M?的黑洞，并合为175M?的黑洞（释放能量相当于9M?）。这也是第一例并合前单体黑洞质量就超过100M?的。
质量最小：GW170817
质量分别为太阳的1.46倍和1.27倍的两颗中子星并合，最终质量约2.8M? 。这是首个得到确认的双中子星并合事件，但并合后形成的是黑洞还是更大的中子星尚不明确。
质量差距最悬殊：GW191219_163120
初始质量分别为31.6M?（黑洞）和1.17M?（中子星），并合后留下32.7M? 。值得一提的是，这也是迄今“发现”的最小质量中子星，不管是引力波还是电磁波发现的。
挑战黑洞质量下限：GW190814和GW200210_092254
这两次事件共同特征是，两个合并单体中的一个质量都在24M?左右，而另一个质量为2.6~2.8M? ，这个质量范围的天体到底是黑洞还是中子星并不清楚。之前，通过电磁波方法还没有发现过质量低于5M?的黑洞，所以有理论认为大质量恒星坍缩后残余质量小于5M?是不会形成黑洞的。如果引力波观测表明这个小质量的天体符合黑洞特征的话，那么可能需要考虑对理论做出一定的修正。
为什么那么关注质量呢？因为恒星世界中质量为王，这也是恒星死亡后会产生什么样的超新星爆炸，最终会走向何种结局的决定性因素。