當(dāng)最大質(zhì)量的恒星死亡時(shí)，它們?cè)谧陨淼闹亓ψ饔孟绿⒘粝潞诙础．?dāng)質(zhì)量稍差的恒星死亡時(shí)，它們會(huì)在超新星中爆炸，并留下密集的，死角的恒星殘骸，稱為中子星。數(shù)十年來(lái)，天文學(xué)家一直為中子星和黑洞之間的間隙感到困惑：已知最重的中子星不超過(guò)我們太陽(yáng)質(zhì)量的2.5倍或2.5太陽(yáng)質(zhì)量，而已知最輕的黑洞約為5太陽(yáng)質(zhì)量。問(wèn)題仍然存在：這個(gè)所謂的質(zhì)量差距是否存在任何問(wèn)題?

現(xiàn)在，在美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的激光干涉儀重力波天文臺(tái)(LIGO)和歐洲的處女座探測(cè)器的一項(xiàng)新研究中，科學(xué)家宣布發(fā)現(xiàn)了2.6太陽(yáng)質(zhì)量的天體，并將其牢固地置于質(zhì)量差距中。該物體于2019年8月14日被發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)它與23個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞合并，產(chǎn)生了LIGO和處女座在地球上發(fā)現(xiàn)的引力波飛濺。關(guān)于該檢測(cè)的論文已在“天體物理學(xué)快報(bào)”上發(fā)表。

西北大學(xué)教授Vicky Kalogera說(shuō)：“我們一直在等待數(shù)十年的時(shí)間才能解決這個(gè)謎團(tuán)。”“我們不知道這個(gè)物體是已知的最重的中子星，還是已知的最輕的黑洞，但無(wú)論哪種方式，它都打破了紀(jì)錄。”

“這將改變科學(xué)家談?wù)撝凶有呛秃诙吹姆绞剑?rdquo;威斯康星大學(xué)密爾沃基分校教授，LIGO科學(xué)合作組織發(fā)言人帕特里克·布雷迪說(shuō)。“質(zhì)量差距實(shí)際上可能根本不存在，但可能是由于觀測(cè)能力的限制所致。時(shí)間和更多的觀測(cè)將證明這一點(diǎn)。”

該研究中描述的宇宙合并，一個(gè)被稱為GW190814的事件，導(dǎo)致了最終的黑洞，大約是太陽(yáng)質(zhì)量的25倍(合并后的質(zhì)量中的一些被轉(zhuǎn)換為引力波形式的能量沖擊)。新近形成的黑洞距離地球約8億光年。

在兩個(gè)物體合并之前，它們的質(zhì)量相差9倍，使之成為萬(wàn)有引力波事件中已知的最極端質(zhì)量比。最近發(fā)生的另一起LIGO-Virgo事件稱為GW190412，發(fā)生在兩個(gè)黑洞之間，質(zhì)量比約為4：1。

“對(duì)于當(dāng)前的理論模型而言，要形成如此大質(zhì)量比的緊湊對(duì)象對(duì)的合并是一個(gè)挑戰(zhàn)，低質(zhì)量伙伴位于質(zhì)量間隙中。這一發(fā)現(xiàn)意味著這些事件的發(fā)生頻率比我們預(yù)想的要高得多，這使得真正有趣的低質(zhì)量物體。” Kalogera解釋說(shuō)。“這個(gè)神秘物體可能是一個(gè)中子星合并了一個(gè)黑洞，這是理論上預(yù)期的令人興奮的可能性，但尚未得到觀察證實(shí)。但是，在太陽(yáng)質(zhì)量的2.6倍的情況下，它超出了現(xiàn)代對(duì)中子星最大質(zhì)量的預(yù)測(cè)，并且相反，它可能是有史以來(lái)最輕的黑洞。”