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摘要：SXS/LIGO）去年，科学家们宣布他们终于观测到了引力波，这是阿尔伯特·爱因斯坦首次提出的时空结构中难以捉摸且备受追捧的波纹。，但一个根本性的问题仍然没有答案：黑洞是如何以及为什么碰撞并合并？为了使黑洞合并，它们必须以天文标准非常接近地开始，不超过地球和太阳之间距离的五分之一。发表在《自然通信》杂志上的一项新研究使用了一个称为COMPAS的模型，试图回答最终会成为黑洞的大型双星如何适应一个非常小的轨道。
去年，科学家们宣布他们终于观测到了引力波，这是阿尔伯特·爱因斯坦首次提出的时空结构中难以捉摸且备受追捧的波纹。这些波来自一个灾难性的事件——两个距离地球约13亿光年的黑洞的碰撞——释放的能量在宇宙中波动，就像池塘里的涟漪。
由升级的激光干涉重力波观测站（高级LIGO）探测到，伴随着随后两次引力波的发现，证实了爱因斯坦1915年广义相对论的一个重大预言，并预示着物理学的一个新纪元，允许科学家用引力代替光以新的方式研究宇宙。
，但一个根本性的问题仍然没有答案：黑洞是如何以及为什么碰撞并合并？”为了使黑洞合并，它们必须以天文标准非常接近地开始，不超过地球和太阳之间距离的五分之一。但只有质量非常大的恒星才能变成黑洞，在它们的生命过程中，这些恒星膨胀得更大。
发表在《自然通信》杂志上的一项新研究使用了一个称为COMPAS（紧凑型天体合并：人口天体物理学和统计学）的模型，试图回答最终会成为黑洞的大型双星如何适应一个非常小的轨道。该论文的资深作者、英国伯明翰大学的伊利亚·曼德尔在一份声明中说：“康帕斯让研究人员能够对引力波进行某种“古生物学”的研究。一位从未见过活恐龙的古生物学家
“可以从恐龙的骨骼残骸中找出恐龙的长相和生活方式。”以类似的方式，我们可以分析黑洞的合并，并利用这些观测结果来找出这些恒星在短暂而激烈的生命中是如何相互作用的。
他们发现，即使是两个分离得很广的“祖先”恒星在膨胀时也能相互作用，研究人员首先分析了LIGO探测到的三个引力波事件，试图看看这三个黑洞碰撞是否以相同的方式演化，他们称之为“通过共同包络相位的经典孤立双星演化”，
它以两颗大质量的恒星在相当宽的间隔开始。当恒星膨胀时，一旦它们靠得太近，无法逃脱彼此的引力，它们就会开始相互作用，并进行几次质量转移。这导致了一个非常迅速的、动态不稳定的事件，它将两个恒星核心包裹在稠密的氢气云中。
“从系统中喷射这种气体会带走轨道上的能量，”研究小组说这使得这两颗恒星足够接近，引力波发射效率很高，就在它们足够小的时候，这样的接近将不再使它们接触。
实际上需要几百万年才能形成两个黑洞，在黑洞合并形成一个更大的黑洞之前，可能会延迟数十亿年。但合并事件本身可能是快速而剧烈的。
研究人员说，用COMPAS进行的模拟也帮助研究小组了解了双星的典型性质，这些双星可以继续形成这样的合并黑洞对，以及可能发生这种情况的环境。
例如，研究小组发现两个质量明显不相等的黑洞的合并将强烈地表明，恒星几乎完全由氢和氦形成，即所谓的低金属丰度恒星，而其他元素对恒星物质的贡献率不到0.1%（相比之下，这个在我们的太阳下大约有2%的活动）。他们能够确定LIGO探测到的三个事件都可能是在低金属含量的环境中形成的。
“COMPAS的优点是它能让我们把所有的观测结果结合起来，开始拼凑这些黑洞是如何融合的，伯明翰大学的博士候选人、论文的主要作者西蒙·史蒂文森说：“我们在LIGO观测到的这些时空涟漪，将继续使用COMPAS来进一步了解LIGO发现的双星黑洞是如何形成的，以及未来的观测如何告诉我们更多关于宇宙中最灾难性事件的信息。
最初发表在《探索者》杂志上。
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