一個黑洞與不該存在的東西相撞

天文學家們對觀測結果感到困惑，這些觀測顯示黑洞撞擊了一個大小不尋常的神秘天。

《天體物理學雜誌快報》上發表的一項新研究描述了黑洞與尚未確定的物體之間的碰撞。黑洞的質量比我們的太陽大23倍，這個與黑洞碰撞的天體僅是太陽質量的2.6倍，這顯然很奇怪。

由西北大學天體物理學家維奇·卡洛格拉（Vicky Kalogera）共同撰寫的新論文背後的科學家說，較小的天體可能是黑洞或中子星，後者是爆炸恆星的超級密集殘餘物。一個2.6個太陽質量的黑洞將是有記錄以來最小的黑洞（已知最小的黑洞是5個太陽質量），而質量相同的中子星將是有記錄以來最大的一顆黑洞（最重的中子星是2.3到2.4個太陽質量）。因此，無論哪種方式，它都不是天文學家以前見過的——事實上，它可以代表一個全新的密集、緊湊的天體。

佛羅裡達大學的天體物理學家，新研究的合著者伊姆雷·巴託斯（Imre Bartos）在給我們的電子郵件中解釋說：「這一發現令人震驚，因為我們發現了一個意外的質量的天體。」他說，在大約2.2至5個太陽質量之間的這種緊湊物體範圍，指的是一種被稱為質量間隙的神秘天體質量類別。

「我認為，這項研究中最有趣的部分是在&39;中檢測到一個天體，該天體正好落在我們測得的最重的中子星和最輕的黑洞質量之間。」維吉尼亞大學和國家射電天文臺的天體物理學家謝恩·克羅瑪蒂（Thankful Cromartie）並未參與這項新研究，他在給我們的電子郵件中寫道，「不幸的是，這是不可能的，部分原因是中子星合併中通常可以檢測到的「潮汐變形」或中子星拉伸被這種合併的不對稱性所淹沒。」

也就是說，現有的觀測證據和可接受的中子星質量的理論預測，「表明該物體很可能是一個非常輕的黑洞，」她說。如果這真是一顆真正的中子星，「我們必須從根本上重新考慮物質在極高密度下的行為方式。」

天文學家以前曾目睹過黑洞作用於另一個黑洞，甚至中子星也撞擊了其他中子星，但黑洞卻沒有與中子星碰撞。如果得到確認，將是第一次大規模合併，命名為GW190814。

在2019年8月14日，美國國家科學基金會的雷射幹涉儀引力波天文臺（LIGO）和處女座（Virgo）探測器發現了GW190814。這次合併距地球八百萬光年，它是如此重要，以至於在時空的結構中造成了波紋，並以引力波的形式向外輻射，最終到達了地球上的探測器。兩個物體的質量差異為9：1，代表了引力波事件的新極端。先前的質量差異記錄屬於GW190412，這是一個涉及兩個黑洞的碰撞，其質量比為4：1。

以前涉及中子星的宇宙合併，如2017年8月探測到的GW170817，除了引力波之外，還產生了可探測的光波，但這次合併沒有檢測到光波，儘管在LIGO和Virgo科學家發出警報後，世界各地的幾個天文臺都在現場進行了跟蹤探測。作者說，考慮到涉及的遙遠距離，GW170817的光線可能太微弱了。或者，未知的天體是一個黑洞，儘管這個黑洞是一個令人驚訝的質量不足的黑洞。研究人員提出了另一種可能性：這是一顆中子星，被一個黑洞吞沒，快速合併，從而沒有產生光波。

令人振奮的是，正如LIGO科學協作組織成員、加的夫大學研究生查理·霍伊（Charlie Hoy）在一份新聞稿中說："這是第一次看到一批新的緊湊型雙星系統。

克羅馬蒂說，較輕的天體不太可能是中子星，「儘管結果會令人興奮。」她說，「但是重要的是不要在考慮這種可能性上花費太多精力， LIGO團隊已明確表示不太可能。」

太陽質量為2.6的較輕天體的起源仍然是另一個謎團。巴託斯說，當大質量恆星在其自身引力作用下坍塌時，中子星和黑洞都會誕生，但是這個新天體「與這種演化不一致，因此除了垂死的恆星之外，還必須創造出某種東西。」

巴託斯說，一種有趣的可能性是，該物體是由兩個「正常大小」中子星的碰撞產生的，它們的質量通常約為1.3太陽質量，「所以其中兩個可以很好地構成我們在這裡觀察到的質量」，他告訴我們。

他補充說：

「發生星殘餘物與黑洞相撞事實，這表明這裡存在某種「裝配線」。實際上，在宇宙中存在大量黑洞和中子星的地方經常發生這樣的事情。在每個星系的中心都存在這種情況，在每個星系中都存在的中央超大質量黑洞的吸引力，而導致一些天體位置發生變化。如果大量的氣體湧入，在超大質量黑洞周圍形成一個吸積盤，然後收集並聚集較小的黑洞和中子星。實際上，這次事件的另一大驚喜，兩個碰撞天體的截然不同的質量，也指向了一次暴力相遇。」

下一步將是確認和研究更多的宇宙合併。好消息是，隨著我們的天文儀器穩步改進，預計在未來的幾個月和幾年中會進行更多的探測。