科學界議論紛紛一個神秘的引力波信號可能將改寫宇宙的理解

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什麼是引力波？當巨大的物體扭曲了周圍的時空，並在宇宙中激起漣漪時，引力波就形成了。2015年，科學家首次發現了由兩個碰撞黑洞形成的這種波。從那以後，引力波的探測變得越來越神奇，科學家們也變得更加好奇。

現在，一組研究人員宣佈第一次探測到由一個比已知最大的中子星大但比已知最小黑洞小的物體碰撞產生的引力波信號。這意味着科學家剛剛在一次奇怪的宇宙碰撞中發現了最大的中子星或最小的黑洞。雖然探測過程極其複雜，科學家們根本不可能準確地確定到底發生了什麼，但這個信號讓人們對即將到來的更多奇怪的觀測產生了希望。這一發現甚至可能預示着一種新的認識，即所謂的超新星是如何發生大規模恆星爆炸的。

不管結果是什麼，科學家們都非常興奮，這是迄今為止發現的最奇怪的引力波信號，這一觀測結果可能迫使科學家真正改變我們對黑洞和中子星形成的理解、並且重新改變他們對宇宙的瞭解。不過在我們得到更多的觀察結果之前，這將是一個謎，我們可以利用目前有限的信息來推斷它們的現象。

科學家們在2019年8月14日捕捉到了引力波，也就是“啁啾”（一種形容引力波暱稱），當初步分析認為碰撞可能合併了黑洞和中子星時，科學家們開始重點關注。這兩個物體的碰撞是一種引力波事件，科學家們一直在熱切等待，因為迄今為止他們只看到相同雙星的合併。

但是當天體物理學家對數據進行更多的分析時，他們意識到他們所看到的是一個更加陌生的東西。根據科學家對合並事件的分析，其中一個碰撞物體的質量約為太陽質量的23倍，這是一個黑洞，另一個物體的質量約為太陽質量的2.6倍，科學家初步猜測是中子星。

這是描述通過引力波觀測到的碰撞事件範圍的圖表。圖像的底部顯示中子星大小的物體；頂部顯示黑洞大小的物體。根據這項新的探測，科學家初步猜測這裏涉及一個黑洞和一個非常大的中子星或一個非常小的黑洞。

這個大小屬於科學家所稱的質量間隙：一個比迄今為止所研究的任何黑洞都要小得多的物體（約為太陽質量的5倍），但也可能比任何已知的中子星（約為太陽質量的2.5倍）都要大。

幾十年來，人們一直在預測黑洞和中子星這兩種混合性質的合併，但這一質量間隙中的緻密物體完全是個驚喜。儘管我們無法確定物體的類別，但我們看到的要麼是已知最重的中子星，要麼是已知最輕的黑洞。不管怎樣，它都刷新了我們之前所觀測的記錄。

這個碰撞與科學家迄今為止研究的普遍匹配的碰撞不同，這對碰撞極不均勻，較大的物體的質量約為較小物體的9倍，使得科學家在引力波中難以看到事件的細節。這件事也很難研究，因為它離得很遠。這場碰撞似乎發生在距地球約8億光年的地方，就背景而言，這比2017年8月伴隨的閃光探測到的二元中子星合併要遠6倍左右。

這些巨大的挑戰是橫在科學家面前的一道高牆，要真正破解宇宙質量差距之謎，科學家將需要在更多的碰撞中觀察更多這些邊界物體，才能模擬出如此複雜的碰撞。最好是鎖定中子星和黑洞之間的模糊區域，再進行精確地模擬。不過鎖定中子星和黑洞之間的模糊區域並不只是為了精確起見，它將改變我們對周圍宇宙的理解。

首先，它將告訴科學家中子星運行的過程，其次可以幫助我們確定中子星質量的邊界，或者説確定中子星極端大小的質量差距。

幾十年來，天體物理模型一直假設，最大的中子星和最小的黑洞之間確實存在一個間隙。如果這個差距明顯小於之前的假設，或者根本不存在，那麼這些模型將需要調整。貝那些經過調整的模型可能會比質量差距定義本身更廣泛地改變我們對宇宙的理解。不管質量差距之謎如何揭開，這個新的信號預示着引力波觀測的豐富前景。