宇宙大碰撞：黑洞吞噬中子星，引力波10亿年后穿过地球！

当中子星和黑洞极度“相爱”时会发生什么？

根据《天文物理学杂志快报》（天体物理学杂志快报）发表的一项研究，科学家们首次明确证实了黑洞与中子星的碰撞：黑洞吞噬了中子星，而黑洞吞噬中子星产生的引力波在十亿年前到达地球后依然清晰可见，再次验证了爱因斯坦最终的预测是正确的。

根据恒星坍缩理论，黑洞是宇宙中一个引力场极强，连光都无法逃逸的点，是大质量恒星自行死亡坍缩形成的。中子星的形成与此类似。大质量恒星耗尽其核心燃料后，会发生超新星爆炸，然后在引力坍缩后压缩。它主要由积累的中子组成。

那么什么是引力波呢？爱因斯坦最后的预言说了什么？

1687年牛顿发表万有引力定律后，人类就知道了两个有质量的物体之间存在相互吸引，但牛顿没有解释引力是怎么来的。1915年，爱因斯坦提出广义相对论，认为引力不仅仅是两个物体之间相互吸引的力，还可以用时间和空间的扭曲程度来表示。

广义相对论说平面空间会被有质量的物体弯曲。因此，当两个质量极高的天体（黑洞或中子星）相互绕转时，时空会被它们的引力周期拉动，形成向外传播的波，这就是引力波。例如，当我们向池塘里扔一块石头时，水面会产生一圈圈的涟漪，相当于引力波。

自2016年科学家证明广义相对论预言的引力波存在以来，短短几年间，科学家先后发现并记录了双黑洞碰撞、双中子星碰撞等50次引力波事件。但理论上，除了黑洞之间的碰撞和中子星之间的碰撞，黑洞吞噬中子星也会释放引力波，但这一现象尚未得到证实。

直接探测引力波非常困难，即使是质量极高的天体，其引起的引力波振幅仍然很小。为了直接探测引力波，诺贝尔奖得主、物理学家基普·斯蒂芬·索恩（KipStephenThorne）在美国牵头建设了激光干涉引力波天文台（LIGO）。垂直激光沿着4公里长的隧道发射，被隧道尽头的镜子反射回起点重新组合形成干涉图像。如果引力波穿过地球，由于垂直方向的时空畸变程度不同，两束激光传播的距离就会不同，干涉图像就会发生变化。意大利Virgo干涉仪（Virgo）的构造原理类似。

时间来到2020年1月5日，当人类感官无法察觉的冲击波经过地球时，地球微微颤抖，大地的颤抖被LIGO和Virgo的探测器探测到，属于重力波信号。10天后，探测器再次探测到引力波信号。

随后，来自LIGO和Virgo、西北大学、麻省理工学院等团队的科学家们对这两个引力波事件（GW200105、GW200115）进行了分析研究，发现信号来自两个双星螺旋系统。如果是中子星并合，就会引发伽马射线暴，天文望远镜可以观测到电磁波信号，但科学家们还没有发现任何电磁波信号。

科学家根据引力波的性质计算物体的质量；如果一个物体的质量大约是太阳质量的两倍或更小，他们就会认为它是一颗中子星。如果它的质量是我们太阳的五倍或更多，它就是一个黑洞。

最后的结论是，GW200105事件是一个质量约为太阳9倍的黑洞吞噬了一颗质量约为太阳1.9倍的中子星伴星。它发生在大约9亿年前，合并产生的引力波直到2020年才到达地球；GW200115事件更古老，发生在大约10亿年前，当时一个质量为太阳6倍的黑洞吞噬了一颗质量为太阳1.5倍的中子星伴星。从这两次引力波事件中，科学家们推测，在距离地球10亿光年以内，黑洞吞噬中子星的现象平均每月会发生一次。

另外，GW200105和GW200115事件都没有捕捉到光（电磁波信号），也没有证据表明中子星被黑洞扭曲变形，这可能说明黑洞并没有慢慢撕裂中子星分开，而是直接吞噬了整颗中子星。

澳大利亚国立大学的天体物理学家苏珊斯科特说：“这些碰撞从根本上撼动了宇宙，我们已经探测到它们在宇宙中产生的涟漪。每次碰撞不仅是两个质量大、密度大的物体的碰撞，而且它真的很像吃豆人，有一个黑洞吞噬了它的整个伴生中子星。”

但科学家们还不知道中子星和黑洞是如何相遇的。它们很可能是一起形成的，因为两颗恒星相互绕行，直到耗尽燃料而死亡，其中一颗坍缩成黑洞，另一颗形成中子星。或者这两个天体可能分别形成并在一个充满许多中子星和黑洞的拥挤区域相遇。第一个被确认的吞噬中子星的黑洞已经发生，而且肯定不会是最后一个。

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