北京
在最近发表在《天文学与天体物理学快报》上的一项研究中，麻省理工学院（MIT）的一组研究人员使用各种计算机模型来检查69个已确认的双黑洞，以帮助确定它们的起源，并发现它们的数据结果根据模型的配置发生了变化。
从本质上说，输入一直在改变输出，研究人员希望更好地理解这种情况是如何发生的，为什么会发生，以及可以采取哪些步骤来获得更一致的结果。
在LIGO实验室工作的麻省理工学院研究生西尔维娅·比斯科瓦努（Sylvia Biscoveanu）是该研究的合著者之一，她在一份声明中说：“当你改变模型，使其更灵活或做出不同的假设时，你就会得到关于黑洞如何在宇宙中形成的不同答案。我们表明，人们需要小心，因为我们的数据还没有到可以相信模型告诉我们的程度。”
像双星一样，双黑洞是两个相互环绕的大质量物体，它们都有可能碰撞或合并在一起，另一个共同的特征是黑洞有时诞生于垂死的大质量恒星的坍塌，也被称为超新星。
但双黑洞的起源仍然是一个谜，因为目前关于它们的形成有两种假设：“场二元演化”和“动力学组装”。
“场二元演化”是指当一对双星爆炸时，在它们的位置上产生两个黑洞，它们继续像以前一样相互环绕。
由于它们最初以双星的形式相互环绕，人们认为它们的自旋和倾斜也应该是对齐的。科学家们还假设，考虑到相对平静的环境，它们的对齐自旋表明它们起源于星系盘。
“动力学组装”是指两个独立的黑洞，每个黑洞都有自己独特的倾斜和旋转，最终通过极端的天体物理过程聚集在一起，形成自己的双黑洞系统。
目前假设，这种配对可能发生在一个密集的环境中，如球状星团，在那里，数千颗恒星的近距离接触可能会迫使两个黑洞聚集在一起。
真正的问题是：双黑洞中有多大比例来自每种不同的方法？天文学家认为答案就在数据中，特别是黑洞自旋测量中。
利用这69个已确认的双黑洞，天文学家已经确定这些大质量物体可能来自球状星团和星系盘。美国LIGO实验室与意大利Virgo实验室合作，确定了69个已确认的双黑洞的旋转（旋转周期）。
西尔维娅·比斯科瓦努说：“但我们想知道，我们是否有足够的数据来做出这种区分？事实证明，事情是混乱和不确定的，它比看起来更难。”
在这项研究中，研究人员不断调整一系列计算机模型，以确定他们的结果是否与每个模型的预测一致。
一个这样的模型被配置为假设只有一小部分的二元黑洞是由排列的自旋产生的，而其余的则是随机自旋。另一个模型被配置为预测适度对比的自旋取向。
最后，他们的发现表明，结果随着调整后的模型而不断变化。
从本质上讲，结果是基于模型的调整而不断改变的，这意味着，可能需要比69个已确认的双黑洞更多的数据才能获得更一致的结果。
西尔维娅·比斯科瓦努说：“我们的论文表明，你的结果完全取决于你如何模拟天体物理学，而不是数据本身。”
“如果我们想提出一个独立于我们所做的天体物理学假设的主张，我们就需要比我们想象的更多的数据，”萨尔瓦托·维塔勒（Salvatore Vitale）说，他是物理学副教授，麻省理工学院卡弗里天体物理和空间研究所的成员，也是这项研究的主要作者。
但是，天文学家还需要多少数据？尔瓦托·维塔勒估计，一旦LIGO网络在2023年初恢复服务，该网络将能够每隔几天检测到一个新的双黑洞。
尔瓦托·维塔勒说：“我们现在对自旋的测量非常不确定。但当我们建立了很多这样的系统，我们就能获得更好的信息。然后我们可以说，无论我的模型的细节如何，数据总是能告诉我同样的故事 —— 一个我们可以相信的故事。”
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