奇异引力波事件：黑洞在撕碎一颗中子星？

本报记者 刘 霞

引力波“猎手”或许已经捕获他们最奇异的猎物！据美国《科学》杂志网站近日报道，美国东部时间8月14日17时10分39秒，美国和意大利的3台巨型探测器探测到了一次奇异事件，分析表明，这显然是由一对黑洞和中子星在约9亿光年之外相互运动并合产生的一束引力波脉冲。

中国科学院国家天文台研究员张承民对科技日报记者说：“此前，科学家们曾观测到黑洞—黑洞并合以及中子星—中子星并合产生的引力波，但从未发现过黑洞—中子星的并合，新发现有望进一步揭示中子星的秘密。如获证实，将是一个诺奖级的发现。”

奇异事件“现身”

报道指出，此次新发现由位于美国的激光干涉仪引力波天文台（LIGO）和位于意大利的“室女座”（Virgo）天文台共同完成。LIGO发言人帕特里克⋅布拉迪说：“如果这一结论被证实的话，将是一个巨大的里程碑。”

据悉，2015年9月，科学家们首次探测到了两个位于13亿光年之外、质量为太阳质量几十倍的黑洞并合产生的引力波。2017年8月，“室女座”探测器加入到这场引力波信号的追捕行动中。几天之内，这3台探测器发现了两颗中子星并合产生的引力波。

现在，LIGO和Virgo可能已经发现了黑洞和中子星的并合。LIGO成员维基⋅卡洛杰拉说：“看到黑洞撕碎一颗中子星，就能揭示出中子星物质有多坚硬，这是破译中子星结构的关键。”

研究人员通过引力波估算出了这对碰撞体的质量：其中一颗为5倍太阳质量；另一颗（假定是中子星）不足3倍太阳质量，但这一质量并不完全确定。卡洛杰拉说：“也许它不是一颗中子星，也许是一个小黑洞？”

张承民表示，事实上，此前的天文学观测认为中子星的质量不能超过2.2倍太阳质量，但理论家的预言更加乐观，可以达到3.2倍太阳质量。

神龙见首不见尾的“神雕侠侣”

目前科学家借助LIGO和Virgo引力波探测器，已经发现了十多个黑洞—黑洞并合事件，以及2个中子星—中子星并合，今年4月曾经发现过1个疑似黑洞—中子星事件。

但迄今为止，理论学家们仍然不能完全确定黑洞—中子星成对有多么普遍，也不知道它们是如何形成的。模型显示，它们更有可能由大质量恒星对形成，而非由四处游荡的黑洞和中子星以某种方式找到彼此然后结伴形成。

张承民介绍说，理论上，黑洞—中子星系统在宇宙中的数目应该多于黑洞—黑洞系统，但是少于中子星—中子星系统。

但为什么黑洞—中子星系统“现身”得比较少呢？

张承民解释说：“首先，黑洞—中子星碰撞辐射引力波的能量远远小于黑洞—黑洞系统，所以这就是为什么LIGO首先看到了黑洞—黑洞系统；此外，中子星—中子星系统的并合引力波能量虽然不是很高，但其数目具有绝对优势，因此它们也容易被探测到。”

张承民进一步说：“另外，射电望远镜已经观测到18对中子星—中子星系统，其物理性质已经研究得比较清楚，所以判断和认证其观测属性相对容易，而黑洞—中子星系统至今没有观测到，所以其并合性质、物理特征与诞生率只能停留在理论设想，还由于这类系统可能没有光学对应体，这提供给引力波探测器的观测约束比较模糊。所以，黑洞—中子星系统不容易探测。”

或是诺奖级发现

探测到黑洞—中子星并和有何重要意义？

张承民说：“黑洞—黑洞、中子星—中子星这两类是同类致密星体，两者性质一致；而黑洞—中子星系统是两类不同致密星体，这两种星体碰撞可以起到交叉认知的作用，精确了解致密的核物质在宇宙中被物质奇点撕裂时的各种表现，一定有许多意想不到的奇妙现象，这为全面认识宇宙极端状态提供了不可多得的环境。”

张承民继续表示：“此外，黑洞—中子星碰撞的发现为3类致密星体的完整认识画上完美句号，这进一步证实爱因斯坦引力理论的正确，也让我们欣赏了宇宙各种奇观。这一发现一旦获得证实，LIGO与Virgo的科学家将可能再次获得诺贝尔物理学奖。”