簡述：科學家認為，在某些情況下，暗物質能夠產生足夠強大的引力波，使LIGO這樣的設備能夠探測到。
1916年，阿爾伯特·愛因斯坦發表了他的廣義相對論，該理論建立了引力是時空組構的扭曲的現代觀點。理論預測與引力相互作用的事物都會打破這個扭曲，並發出漣漪。
與引力相互作用的任何事物都會生成引力波。但僅僅最具有災難性的宇宙事件才能夠生成足夠強，可以令我們觀測到的引力波。現今觀測者們已經開始常態化記錄引力波，科學家們正在討論暗物質是怎樣的——只知曉其通過引力與其他物質相互作用——或許能發出足夠強被發現的引力波。
時空毯
在宇宙中，空間和時間因為四維空間而總是被聯繫在一起。簡單來說，你可以將時空看作是一個懸浮在地面上的毛毯。木星可能是毛毯上面的一根小香腸。太陽可能是一個網球。R136a1——已知最大的恆星——可能是一個40磅的實心球。
這些物體中的每一個都會壓低它所在位置的毛毯：越重的物體會在毛毯上陷的越深。就像這些物體在毛毯上有不同的下陷一樣，不同質量的物體在時空扭曲上有不同的影響。在時空中的「坑」就是引力場。
一個物體的引力場是會影響到其他物體的。其他物體可能會落入第一個物體的引力場並環繞其運動，例如月球環繞地球，地球環繞太陽。
或者，兩個具有引力場的物體互相盤旋，越來越近，直到它們相撞。正因為這種情況的發生，它們會生成在時空中的漣漪——引力波。
引力波圖示（圖源：北京天文館官網）
2015年9月14日，科學家們使用雷射幹涉引力波觀測臺（LIGO）做出了對引力波的首次觀測，是兩個巨大黑洞之間碰撞的部分發展過程。
自從首次觀測後，LIGO合作項目——與一個運營著被稱作為室女座的引力波觀測儀的合伙人合作——已經從至少10個以上的黑洞併合和在2017年的首次兩顆中子星間的併合中觀測到引力波。
據認為，暗物質具有可見物質的五倍普遍度。它引力的影響遍布整個宇宙。科學家們認為他們已經決定性地觀測到了由暗物質造成的引力波，但他們仍然在思考發生這種情況的許多其他方式。
原生黑洞
科學家們已經觀測到了暗物質的引力影響，因此他們知道其肯定是存在的，或者說，至少有某些事物肯定能繼續造成那些影響。但是到目前為止，他們仍未直接觀測到暗物質粒子，因此他們無法準確地斷定暗物質是什麼樣的。
有一種觀點認為，暗物質中的一部分就是原生黑洞。
設想宇宙是一個極其巨大的培養皿。在這種設想下，宇宙大爆炸就是細菌開始生長的那個點。這個點迅速擴大，向外移動包含住培養皿的更大範圍。如果生長有點略微的不規則，某些區域就會比其他區域更密集的充滿著物質。
這些密集物質的所在位置——宇宙中大部分光子就在此處——或許由於它們自身的重力已經塌陷，形成了早期的黑洞。
人類史上首張黑洞照片
「我認為這是個有趣的理論，和一種新的粒子一樣有趣，」紐約大學物理學助理教授，雅辛阿里·海穆德說。「如果原生黑洞真的存在，那將對超早期宇宙的狀況有著極大的啟示。」
通過引力波去了解黑洞的特性，LIGO或許能證明或約束此暗物質理論。
不像普通的黑洞一樣，原生黑洞沒有它們形成所需的最小質量臨界值。例如，如果LIGO看到一個比太陽質量小的黑洞，那它或許就是個原生黑洞。
即使原生黑洞真的存在，也不確定它們是否佔宇宙中暗物質的全部。但是，找到原生黑洞的證據仍將擴大我們對暗物質和宇宙如何形成的基礎認知。
中子星擾動
暗物質似乎僅通過引力與普通物質相互作用，但是是以已知的粒子間相互作用的方式進行，理論學家認為暗物質也會與自身發生相互作用。
若這種情況存在，暗物質粒子可能會聚集到一起形成像中子星那樣緊湊的暗物質體。
我們知道恆星會徹底「壓下」它們周圍的時空組構。若宇宙被緊湊的暗物質體所填滿，那麼會有這樣的變化——至少某些暗物質最終會被普通物質恆星所纏住。
普通的恆星和暗物質體僅通過引力相互作用，以致它們兩個同時存在也不用大驚小怪。但是任何恆星間的幹擾——例如超新星爆發——會在正在形成的中子星和聚集的暗物質體之間產生嘎嘎作響的擾亂。倘若在我們銀河系中發生這樣的事件，那就會產生可探測到的引力波。
「我們非常了解中子星，」華盛頓大學物理學教授、核理論研究所高級研究員桑賈依·雷迪說。「如果伴隨著引力波發生某些反常的事情，我們就可得知即有可能存在某些新生成的、包含著暗物質的事物。」
暗物質存在於我們太陽系的可能性很小。恰克·霍洛維茨，瑪利亞·亞歷山德拉·帕帕和雷迪分析了LIGO 的數據，在地球，木星和太陽範圍內並未發現明顯團狀的緊湊暗物質體。
進一步的引力波研究將會給出緊湊的暗物質體的進一步約束條件。「約束條件很重要，」華盛頓大學物理學教授安·納爾遜說道，「這些約束條件會準許我們證明現存在的理論，甚至會形成新的理論。」
軸子星
暗物質的另外候選人便是軸子。弗蘭克·維爾切克參照它整理量子色動力學問題的能力，以一種品牌的清潔劑對其進行了命名。
科學家們認為，就像中子星一樣，軸子也很可能會凝結成軸子星，僅由極其緊密的軸子物質組成。
「若軸子存在，那它們會像普通物質那樣聚集到一起形成星體。」LIGO-室女座成員、物理學家蒂姆·迪特裡希說。「我們不知道軸子星是否存在，而且我們也無法確定，直到發現我們模型的約束條件為止。」
若軸子星與中子星並在一起，科學家們或許也無法利用現有的設備辨別出它們倆的區別。代替的是，科學家們需要依靠伴隨著引力波的電磁信號來鑑別出這種異常。
軸子也有可能在雙黑洞系統或雙中子星系統周圍。倘若那些星體隨後融合到一起，那麼「軸子云」的改變在引力波信號下就會可見。第三種可能性就是軸子是通過星體間的併合被創造出來的，這是一種能夠在信號中顯示的活動。
這個月，LIGO-室女座合作項目者們開始了他們的第三次觀測計劃，有了一個新的提升目標，就是期望每周都會觀測到一次併合事件。
引力波觀測者們已經證明了在證實愛因斯坦的百年預測中他們的價值。但研究引力波會教導我們，這件事仍有許多。「對於科學而言，引力波就像一個全新的觀念，」阿里-海穆德說，「全新的觀念也就意味著在物理學中看待一切重大問題的全新方法。」
作者: Caitlyn Buongiorno
FY: 年默
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