本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
“既然LIGO已经探测到引力波，你接下来会做什么？”这是一个令我惊讶地收到很多次的问题。当时是2016年2月，LIGO（激光干涉引力波天文台）宣布了它的首次探测：一对黑洞螺旋式地相互碰撞并撞击时发出的引力波。作为一名硕士研究生，我刚刚开始在这个领域进行研究。我非常乐观的回答是：“这仅仅是开始。LIGO将不断做出新的科学发现，这将让我们的研究人员有很多不眠之夜。”
三年多以后，LIGO及其欧洲同行Virgo兑现了承诺：到目前为止，他们已经发现了21个双黑洞合并和3个涉及双中子星的合并。而在9月24日凌晨，“不眠之夜”的预测成为了现实：我的手机收到了来自LIGO-Virgo新公共通知系统的消息，该系统会在新探测发生后几分钟内提醒订阅者。
我是一个比什么都更喜欢睡个好觉的人，但是当宇宙召唤时，我从不抱怨——而这次特别的警报尤其值得醒来。原因是：该合作不仅进行了探测，而且是一种涉及属于神秘灰色区域的“质量缺口”的新型事件。
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要理解这意味着什么，我们需要深入研究LIGO-Virgo研究的对象类型。我一直对最极端密度的物质着迷。诸如中子星和恒星质量黑洞之类的物体与一颗恒星的重量相同，但直径只有大城市的大小。当质量超过太阳质量八倍的非常大的恒星耗尽核燃料并以超新星爆发时，它们就会形成。
剩下什么取决于恒星核心残留的多少。较轻的核心往往会形成中子星，而较重的核心则倾向于在自身引力作用下不可控制地坍塌并变成黑洞。
但事情在这个时候变得模糊起来：我们无法确切地说出“较轻”和“较重”之间的界限在哪里。从理论上讲，中子星的最大质量约为太阳质量的三倍，但是我们从未能够通过观测充分验证该理论。最近在《自然天文学》杂志上宣布观测到的最重的中子星，重量约为2.14个太阳质量。而我们看到的最轻的黑洞重约五个太阳质量。我们从未令人信服地观察到三到五之间的任何事物——我们称之为质量缺口的范围。
我们最接近的一次是LIGO-Virgo在2017年8月检测到第一次双中子星合并时。它们的碰撞结果是一个估计重约2.8个太阳质量的物体，非常接近我们质量缺口的下限。它到底是中子星还是黑洞至今仍未解决。
对于物理学家来说，这似乎是一个令人担忧的模糊问题，但对我来说，这种不确定性非常重要。如果质量缺口是真实存在的——如果在这个范围内真的找不到任何东西——它将迫使理论家回到他们的黑板上，重新审视他们关于超新星物理学的想法。如果没有缺口，并且实际上存在一个清晰的分界线，我们需要弄清楚为什么我们没有看到该中间范围内的物体。
这就是为什么包括我在内的所有人的目光都立即集中在9月的警报上。当成对的致密物体相互环绕时发出的引力波模式为我们提供了一种全新的方法来估计每个物体的质量。如果一个质量缺口物体与另一个致密物体发生这样的碰撞，LIGO-Virgo肯定会捕捉到出现的独特涟漪。
实际上，9月的事件并不是第一次为质量缺口对象发布公共警报。一个月前，LIGO-Virgo发出了类似的消息。但是不到12个小时后，它发布了更新的概率，将物体落在质量缺口内的可能性降至1％以下。
尽管我们的第一次质量缺口探测的希望破灭了，但该事件给了我们充分的理由保持喜悦：它有望成为我们第一次看到中子星和黑洞合并。
至于最近一次把我吵醒的探测：LIGO-Virgo的研究人员现在正在努力运行数据分析代码，以确认它是否真的包含一个填补现有空白的物体。它将帮助我们最终确定这些物体的性质。包括我自己在内的大多数研究人员都会押注它们是“缺失的”轻量级黑洞，我们以前的方法根本看不到。但是，替代理论还表明，此空白可能充满了奇异的物体，例如完全由夸克制成的恒星。
无论结果如何，当前LIGO-Virgo的观测运行都概括了我当初迷上这个领域的前沿研究的兴奋之处。更好的是，您可以分享其中的乐趣。任何人都可以订阅我在9月份那个晚上被吵醒的公共警报。甚至有一个用于接收警报的应用程序。因此，请让您的手机保持方便，您也可以收到来自宇宙的消息。