科學家們首次毫無疑問地觀測到不止一次，而是兩次黑洞和中子星之間的碰撞。這兩次獨立的合併發生在2020年1月，相隔10天，雷射干涉引力波天文臺（LIGO）和Virgo設施觀測到了這些合併，它們探測到了隱形的引力波。
這項成就標誌著引力波干涉儀觀測到的一系列事件的三連冠終於完成：黑洞-黑洞碰撞，中子星-中子星碰撞，以及現在，終於，黑洞-中子星碰撞。儘管LIGO-Virgo合作組織之前曾識別出兩個候選者，可能是這種型別的合併在2019年，但對這些事件揮之不去的疑問排除了任何明確的發現宣告。然而，這一次，黑洞吞噬中子星的明顯跡象是明確無誤的。
“這並不令人驚訝，但這就像，‘終於，它來了，’”哥倫比亞大學天體物理學家、LIGO合作者Zsuzsa Márka說，她是宣佈這一發現的研究報告的共同作者。該論文於6月29日發表在《天體物理學雜誌快報》上。
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2020年的碰撞分別發生在天空的不同區域，彼此之間距離遙遠，並且距離地球天文數字般的遙遠。其中一次，發生在1月5日，涉及一個質量幾乎是太陽九倍的黑洞和一個質量幾乎是我們太陽兩倍的中子星。另一次，發生在1月15日，涉及一個質量為太陽5.7倍的黑洞和一個質量為太陽1.5倍的中子星。根據兩次碰撞發生的時間間隔很短，物理學家現在估計，黑洞和中子星之間的合併大約每月發生一次，在距離太陽系十億光年內的某個地方。
自2015年以來，阿爾伯特·愛因斯坦1916年對引力波的預測，或由極端大質量物體的運動引起的時空漣漪，已經為物理學家帶來了成果。在那年9月，LIGO探測到了來自兩個黑洞碰撞的引力波。隨後，LIGO的能力得到了升級，義大利的Virgo和日本的神岡引力波探測器（KAGRA）也加入了引力波的探測行列——從而導致了更多二元黑洞合併的觀測，以及2017年首次探測到二元中子星碰撞。西北大學天體物理學研究生、該研究的共同作者蔡斯·金博爾說，在某種程度上，觀測到中子星與黑洞合併“完成了我們的收藏”。
LIGO、Virgo和KAGRA的干涉儀都由兩條臂組成，由於經過的引力波的擾動，這兩條臂會稍微“擺動”。 Márka說，在2020年的兩次事件中，這些擺動產生的訊號——通俗地稱為啁啾聲——非常引人注目，尤其是在1月5日的第一次合併事件中。“這絕對是一個美麗的啁啾事件，”她補充道。
德國馬克斯·普朗克引力物理研究所所長、LIGO合作者、6月29日研究報告的共同作者亞歷山德拉·布奧南諾說，2019年4月和8月早期的干涉儀觀測引起了科學界和媒體的關注，被認為是潛在的黑洞-中子星合併。然而，這兩個事件的具體情況削弱了人們對其命名的信心，而最近的訊號則更加明確。具體而言，2019年4月的訊號不清晰，可能只是探測器噪聲的結果，而2019年8月碰撞中涉及的一個物體落入了“質量缺口”，這是一個理論範圍，人們認為其中既不存在黑洞也不存在中子星。如果這樣的物體是中子星，它將是記錄中最重的。如果它是黑洞，它將是有史以來最輕的。研究人員感到困惑，仍在爭論他們究竟看到了什麼。然而，由於每次合併都是一次性事件，因此不太可能從那次遙遠的事件中獲得更多資訊來提供明確的答案。
通常，研究這些合併的天體物理學家也希望看到來自事件的伴隨電磁輻射——除了宇宙災難產生的引力波之外，還會產生一些天體光的火花。然而，這一次，沒有那麼幸運：新罕布什爾大學物理學教授弗朗索瓦·富卡特說，根據引力波而非任何電磁訊號，2020年的兩次觀測被定性為中子星-黑洞合併，他沒有參與這項研究。
在2020年的觀測之前，物理學家不確定在這種型別的合併中會發生什麼——是質量更大的黑洞會像吃豆人一樣一口吞下中子星，還是它的潮汐力會在吞噬它之前像龍捲風撕裂房屋一樣撕碎恆星。在後一種情況下，人們會期望在黑洞周圍堆積熱的、發光的碎片，高功率望遠鏡可以探測到這些碎片。布奧南諾證實，在兩次碰撞中都沒有觀察到發光或其他電磁訊號。不過，她補充說，這並不意味著在未來的碰撞中不會觀察到這種基於光的對應物，因為它們的產生取決於黑洞和中子星的質量、速度、方向和宇宙環境等因素。
金博爾說，這一發現也使科學家們離了解這類雙星是如何形成的更近了一步。也許這兩對祖星都是一起誕生並以恆星的身份度過了一生。或者它們可能在相對壽命的後期才開始互相環繞，成為球狀星團的成員——這些星團的中心包含密集的恆星群。他補充說，僅僅這兩次合併並不能給我們答案，但希望最終對更大數量的黑洞-中子星碰撞進行人口統計學研究，將揭示哪種途徑更為常見。
富卡特說，未來對這些合併的觀測也可能揭示另一個謎團的線索：我們的宇宙是如何充滿黃金、鉑金和其他重元素的。他補充說，大約一半重於鐵的元素是在大規模的宇宙碰撞或爆炸中鍛造出來的，更好地瞭解黑洞-中子星合併的頻率將告訴我們，它們產生了宇宙中重元素總量的多少比例。
目前，LIGO和Virgo探測器正在升級，為計劃在2022年6月之後開始的觀測執行做準備。日本的探測器KAGRA將線上執行。富卡特說，這些更新將提高探測器聯合起來精確定位事件發生天空精確點的能力，反過來，這將有助於天文學家使用傳統望遠鏡掃描正確的天區，以嘗試捕獲電磁對應物。
布奧南諾說，“首次看到這些中子星-黑洞只是這個群體冰山一角。”