科学家们首次毫无疑问地观测到不止一次，而是两次黑洞和中子星之间的碰撞。这两次独立的合并发生在2020年1月，相隔10天，激光干涉引力波天文台（LIGO）和Virgo设施观测到了这些合并，它们探测到了隐形的引力波。
这项成就标志着引力波干涉仪观测到的一系列事件的三连冠终于完成：黑洞-黑洞碰撞，中子星-中子星碰撞，以及现在，终于，黑洞-中子星碰撞。尽管LIGO-Virgo合作组织之前曾识别出两个候选者，可能是这种类型的合并在2019年，但对这些事件挥之不去的疑问排除了任何明确的发现声明。然而，这一次，黑洞吞噬中子星的明显迹象是明确无误的。
“这并不令人惊讶，但这就像，‘终于，它来了，’”哥伦比亚大学天体物理学家、LIGO合作者Zsuzsa Márka说，她是宣布这一发现的研究报告的共同作者。该论文于6月29日发表在《天体物理学杂志快报》上。
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2020年的碰撞分别发生在天空的不同区域，彼此之间距离遥远，并且距离地球天文数字般的遥远。其中一次，发生在1月5日，涉及一个质量几乎是太阳九倍的黑洞和一个质量几乎是我们太阳两倍的中子星。另一次，发生在1月15日，涉及一个质量为太阳5.7倍的黑洞和一个质量为太阳1.5倍的中子星。根据两次碰撞发生的时间间隔很短，物理学家现在估计，黑洞和中子星之间的合并大约每月发生一次，在距离太阳系十亿光年内的某个地方。
自2015年以来，阿尔伯特·爱因斯坦1916年对引力波的预测，或由极端大质量物体的运动引起的时空涟漪，已经为物理学家带来了成果。在那年9月，LIGO探测到了来自两个黑洞碰撞的引力波。随后，LIGO的能力得到了升级，意大利的Virgo和日本的神冈引力波探测器（KAGRA）也加入了引力波的探测行列——从而导致了更多二元黑洞合并的观测，以及2017年首次探测到二元中子星碰撞。西北大学天体物理学研究生、该研究的共同作者蔡斯·金博尔说，在某种程度上，观测到中子星与黑洞合并“完成了我们的收藏”。
LIGO、Virgo和KAGRA的干涉仪都由两条臂组成，由于经过的引力波的扰动，这两条臂会稍微“摆动”。 Márka说，在2020年的两次事件中，这些摆动产生的信号——通俗地称为啁啾声——非常引人注目，尤其是在1月5日的第一次合并事件中。“这绝对是一个美丽的啁啾事件，”她补充道。
德国马克斯·普朗克引力物理研究所所长、LIGO合作者、6月29日研究报告的共同作者亚历山德拉·布奥南诺说，2019年4月和8月早期的干涉仪观测引起了科学界和媒体的关注，被认为是潜在的黑洞-中子星合并。然而，这两个事件的具体情况削弱了人们对其命名的信心，而最近的信号则更加明确。具体而言，2019年4月的信号不清晰，可能只是探测器噪声的结果，而2019年8月碰撞中涉及的一个物体落入了“质量缺口”，这是一个理论范围，人们认为其中既不存在黑洞也不存在中子星。如果这样的物体是中子星，它将是记录中最重的。如果它是黑洞，它将是有史以来最轻的。研究人员感到困惑，仍在争论他们究竟看到了什么。然而，由于每次合并都是一次性事件，因此不太可能从那次遥远的事件中获得更多信息来提供明确的答案。
通常，研究这些合并的天体物理学家也希望看到来自事件的伴随电磁辐射——除了宇宙灾难产生的引力波之外，还会产生一些天体光的火花。然而，这一次，没有那么幸运：新罕布什尔大学物理学教授弗朗索瓦·富卡特说，根据引力波而非任何电磁信号，2020年的两次观测被定性为中子星-黑洞合并，他没有参与这项研究。
在2020年的观测之前，物理学家不确定在这种类型的合并中会发生什么——是质量更大的黑洞会像吃豆人一样一口吞下中子星，还是它的潮汐力会在吞噬它之前像龙卷风撕裂房屋一样撕碎恒星。在后一种情况下，人们会期望在黑洞周围堆积热的、发光的碎片，高功率望远镜可以探测到这些碎片。布奥南诺证实，在两次碰撞中都没有观察到发光或其他电磁信号。不过，她补充说，这并不意味着在未来的碰撞中不会观察到这种基于光的对应物，因为它们的产生取决于黑洞和中子星的质量、速度、方向和宇宙环境等因素。
金博尔说，这一发现也使科学家们离了解这类双星是如何形成的更近了一步。也许这两对祖星都是一起诞生并以恒星的身份度过了一生。或者它们可能在相对寿命的后期才开始互相环绕，成为球状星团的成员——这些星团的中心包含密集的恒星群。他补充说，仅仅这两次合并并不能给我们答案，但希望最终对更大数量的黑洞-中子星碰撞进行人口统计学研究，将揭示哪种途径更为常见。
富卡特说，未来对这些合并的观测也可能揭示另一个谜团的线索：我们的宇宙是如何充满黄金、铂金和其他重元素的。他补充说，大约一半重于铁的元素是在大规模的宇宙碰撞或爆炸中锻造出来的，更好地了解黑洞-中子星合并的频率将告诉我们，它们产生了宇宙中重元素总量的多少比例。
目前，LIGO和Virgo探测器正在升级，为计划在2022年6月之后开始的观测运行做准备。日本的探测器KAGRA将在线运行。富卡特说，这些更新将提高探测器联合起来精确定位事件发生天空精确点的能力，反过来，这将有助于天文学家使用传统望远镜扫描正确的天区，以尝试捕获电磁对应物。
布奥南诺说，“首次看到这些中子星-黑洞只是这个群体冰山一角。”