LIGO 觀測到的 GW170817 雙中子星系統合併後形成了什麼星體?

如果GW170817是雙中子星合併成為黑洞的過程,這是否是除了此前的雙黑洞合併外,第一次直接觀測到新黑洞的形成?

相關問題:如何看待 2017 年 10 月 16 日 LIGO 宣布探測到來自雙中子星合併的引力波事件?


雙中子星合併之後是產生了中子星,還是產生了黑洞?現在依然無法確定。因為通過引力波波形的擬合,合併後的質量約為2.74太陽質量。從理論上說,如果一個天體的質量超過3個太陽質量,通常會被認為是黑洞。而中子星的最大允許值並不明確,如果中子星的內部由中子構成,綜合考慮狀態方程和轉速,要想達到2.74個太陽質量不太可能。然而如果內部由其他的奇異物質(比如夸克)構成的話,在一定條件下,這個質量的天體就有一定可能性,此時這一天體應該被稱為「夸克星」。然而,目前所有觀測都沒能給出中子星和黑洞的臨界質量,當然也沒能給出夸克星存在的證據。從觀測的角度而言,我們觀測到的最重的中子星大約是2個太陽質量,最小質量的黑洞質量是5個太陽質量;在這兩者之間,一片空白,還未發現任何緻密天體的質量屬於這個範圍。所以,對於此次雙中子星合併產生的2.74個太陽質量的天體,儘管我們還不能確定它到底是什麼,但是這一發現填補了黑洞和中子星之間的空白,為日後更多的天文發現掀起了帷幕的一角。


簡單講,我們還不能確定。黑洞和巨中子星都有可能。如果是黑洞的話,接下來它的過程當中還會發出引力波。但是這種引力波的頻率不在目前可以探測的範圍。我們要想知道的話要靠其它的觀測方式了。

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The short answer is we don"t know yet. It can be either a black hole or a hypermassive neutron star. As the in the LIGO paper on PRL, the inferred component masses of the binary to be between 0.86 and 2.26 solar mass, which can be a neutron star and a black hole. If it is a black hole, the rightdown after coalescence could also produce gravitational waves at an unobservable frequency. However, we cannot rule out the existence of a short- or long- lived post merger neutron star.

Artist』s illustration of two merging neutron stars. The narrow beams represent the gamma-ray burst while the rippling spacetime grid indicates the isotropic gravitational waves that characterize the merger. Swirling clouds of material ejected from the merging stars are a possible source of the light that was seen at lower energies. Credit: National Science Foundation/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet.

Ref:

GW170817: Observation of Gravitational Waves from a Binary Neutron Star Inspiral


看了一眼APS上給的link(應該是官方消息),顯示是目前未確認:

Correction (16 October 2017): An earlier version of the article stated that the end product of the observed neutron star merger was a black hole. In fact, further analysis is needed to characterize the end product.

翻譯:這篇文章的早期版本稱,這次所觀測的雙中子星合併的終產物是一個黑洞。但事實上,還需要更進一步的分析來確定終產物究竟是什麼。

文中還提到,可能的雙中子星合併的終產物一般是一個更大質量的中子星或者一個黑洞

Viewpoint: Neutron Star Merger Seen and Heard


我們關於中子星質量上限的奧本海默極限沒有一個確切的理論支持,所以目前還不知道究竟形成了什麼。
主要原因是目前為止對中子星內部極其緻密的QCD matter沒有多少了解,所以這次事件也能增加對於強相互作用力的了解。


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