'科學家“看到了”黑洞吞噬中子星？'

科學家最終或看到了黑洞吞噬中子星。 圖片來源：SIMULATING EXTREME SPACETIMES

引力波獵人可能已經發現了最奇異的獵物。近日，美國和意大利的三個巨型探測器探測到一個引力波脈衝（太空漣漪），它顯然是在一個黑洞和一顆中子星在距離地球約9億光年之外相互螺旋運動融入對方時產生的。此前，觀測人員曾多次觀測到黑洞的合併或中子星的合併，但從未發現過這兩者之間的合併現象。這一新發現可能會讓人們對宇宙中密度最大的中子星有新的認識。

“這將是一個巨大的里程碑，如果它能夠站得住腳。”激光干涉儀引力波天文臺（LIGO）發言人Patrick Brady說，有1300多名科學家在LIGO開展工作。這一新發現是由LIGO和位於意大利比薩附近的Virgo引力波探測器共同完成的，有400多名科學家在Virgo工作。

2017年8月，Virgo加入了這場“狩獵”。數日內，三個探測器便發現了一個更富有成效的現象：兩顆中子星的合併，即恆星（這些恆星體積略小，無法形成黑洞）內爆後留下的直徑約10公里的巨大原子核。那次碰撞還產生了巨大的爆炸，傳統望遠鏡通過電磁光譜也觀測到了爆炸現象。

現在，LIGO和Virgo可能已經發現了黑洞和中子星的合併。伊利諾伊州埃文斯頓西北大學天體物理學家兼LIGO成員Vicky Kalogera說：“這是我們收集的第三步，當然我們想完成所有的收集。”Kalogera說，只要看到一個黑洞“撕碎”一顆中子星，就能揭示中子星的物質有多堅硬，這將是破譯中子星結構的關鍵。她說，理論物理學家仍不能確定黑洞—中子星對有多麼普遍，或者它們是如何形成的。模型顯示，它們更有可能是由軌道上成對誕生的恆星形成的，然後坍縮，而不是四處遊蕩的黑洞和中子星以某種方式找到彼此。

這個新信號非常強。三個探測器一起工作，能夠精確定位出天空中23平方度（天空約是月球直徑7倍寬的地方）以內的輻射源。相比之下，它們此前只能在28平方度範圍內找到合併的中子星，而且中子星要近得多，距離只有1.3億光年。Brady說，信號的強度反映出探測器的精度在兩年內提高了不少。

為了弄清碰撞天體的性質，研究人員希望傳統望遠鏡能夠發現某種爆炸的證據，這將表明中子星物質的存在。Brady說，到目前為止，天文學家還沒有發現這種“光學對等物”的明顯跡象。

由於缺乏光學上的對應物，這意味著對這些天體的識別完全依賴於它們的質量，研究人員從引力波中估算出它們的質量。Brady說，其中一顆比五個太陽質量還重，另一顆（假定是中子星）則比三個太陽質量輕。但是第二次鑑定並不完全確定。Kalogera說，“也許它不是中子星？而是一個小黑洞？”事實上，根據早期對合並中子星的觀察，一些理論家認為中子星的質量不會超過2.2倍太陽質量。

如果天文學家找不到光學上的對應物，那麼LIGO和Virgo的研究人員將不得不試圖通過引力波來確定碰撞天體的性質。Brady說，這是一個挑戰，但並非一定不可能。“這是這個觀察的偉大之處。”（馮維維）