引力波揭示了中子星与神秘物体之间的第一次合并

时空的涟漪表明中子星与另一个神秘物体的合并。这个物体正好位于质量间隙范围内，为人们长期以来寻找的模糊领域带来了光明。

天文学家于 4 月 5 日宣布，他们可能探测到一颗中子星与一个轻质神秘物体之间的碰撞，该物体比已知最大的中子星更大，但比已知最小的黑洞还要小。这一发现揭示了这个黑暗领域中存在的物体，长期以来，人们一直认为这个领域是空的，但最近，事实证明并非如此。

更具体地说，在距地球约 6.5 亿光年的宇宙区域中检测到的信号表明，中子星与天文学家怀疑的轻质黑洞之间发生了罕见的合并。大约 6.5 亿年前，这对粒子会相互跳舞并合并，在时空结构中产生涟漪，称为引力波。 2023 年 5 月 29 日，日本、意大利和美国与 LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) 合作相关的天线网络感知并标记了这些波。

“这些都是罕见的事件，”加拿大不列颠哥伦比亚大学 (UBC) LIGO 研究员 Evan Goetz 告诉 Space.com。 “对于社区来说，作为此类研究中的第一个进行研究是非常令人兴奋的。”

候选黑洞的重量约为太阳的 2.5 至 4.5 倍，比中子星 2.5 个太阳的既定极限重，但比已知最轻的黑洞轻，后者的质量约为 5 个太阳质量。这将新发现的物体置于“质量间隙”内，这是一个将最重的中子星与最轻的黑洞分开的神秘区域。

阿德勒天文馆的天体物理学家迈克尔·泽文在一份声明中表示，这一发现“暗示这个‘质量间隙’并不像天文学家之前想象的那么空。”

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大大小小的黑洞都是由巨大恒星的剧烈死亡而诞生的。然而，一些关于恒星演化的模型预测，质量在“质量间隙”范围内的黑洞不能直接由此类恒星死亡形成。

“根据这些观察结果，现在看来确实有可能，”戈茨说。他说，也许天文学家需要调整模型，或者“我们确实有一个重中子星演化为黑洞的更复杂的演化过程。”

“仅从这个例子很难知道，”他说。

2020 年初，天文学家宣布首次确凿地探测到由质量隙范围内的恒星残骸碰撞产生的引力波。 然而，发现小组当时无法确信地对该物体进行分类，得出的结论是它可能是已知最大的中子星或已知最小的黑洞。

至于最新发现，天文学家表示，他们无法精确定位猛犸象天体在天空中合并的具体位置，因为在检测到信号时只有一个 LVK 探测器正在记录数据。尽管如此，这一发现还是让人们燃起了希望，认为可能还有更多这样的质量间隙天体等待被发现。

UBC LIGO 研究员 Heather Fong 告诉 Space.com：“我们还有更多潜力可以发现，也有更多值得期待的东西。”

经过短暂的维护中断后，LVK 探测器于 4 月 10 日恢复测量时空波纹。LIGO 团队预计到 2025 年 2 月将观测到超过 200 个引力波信号，其中包括一些难以捉摸的质量间隙范围内物体的迹象。

这一发现于周五（4 月 5 日）在美国物理学会会议上公布，目前正在等待同行评审。

编辑更新 4/11：这是首次确认质量隙天体与中子星的合并；过去曾检测到黑洞和中子星之间的合并。本文已更新以反映这一点。

最初发布于Space.com。