引力波再立大功！人类首次确认黑洞-中子星合并事件( 二 )

图片结果截至2020年（图片来源：LIGOVirgoCollaboration/FrankElavsky,AaronGeller/Northwestern）不过，在致密天体合并的拼图中，中子星和黑洞的合并一直是缺失的一块。此前， LIGO-Virgo网络还发现有两例黑洞-中子星合并的候选体：GW190814是由一个23倍太阳质量黑洞和一个2.6倍太阳质量天体合并产生的，该天体可能是已知最重的中子星，也可能是已知最轻的黑洞；GW190426可能来源于黑洞-中子星合并，但也可能是探测器噪声的结果。
GW200105和GW200115的来源则很确定，它就是黑洞-中子星合并的结果。 “凑齐这张拼图至关重要，它能告诉我们在致密天体形成和双星演化的物理模型中，哪种天体占多数，而这一问题的本质是对中子星和黑洞相互合并率的预测。通过这些探测，我们最终测量了所有三类双星的合并率。 ”美国西北大学的研究生蔡斯·金博尔（ChaseKimball）说，他是这篇论文的合著者。
由于两次合并事件在10天之内接连发生，天文学家也能对此类合并事件发生的频率做出估计。尽管还有很多合并事件没有被检测到，但天文学家估计在10亿光年内，大约每个月都会发生一起黑洞-中子星合并事件。
至于两个黑洞-中子星双星系统是从何而来的，天文学家们则有不同的猜想。一种假说认为，这种系统是由一对恒星相互绕转的系统演化而来。在这一系统到达演化末期时，其中一颗恒星会变成黑洞，另一颗则变成中子星，但它们仍然保持相互绕转，直到两者合并。而另一种假说则认为这是一个动态的过程，两个天体在致密星区中分别独立形成，随后它们组成双星并且合并。
未来
“我们现在已经探测到了黑洞和中子星合并的首批案例，我们能确定宇宙中存在这种现象。但是关于中子星和黑洞，还有太多太多的未知之谜——它们的半径能在什么范围内变化？它们的自转速率能有多快？它们如何成为双星并最终合并？在未来引力波数据的帮助下，我们的统计结果将能回答这些问题。最终，我们将理解这些宇宙中最极端的天体是如何产生的。 ”LIGO科学合作组织成员，美国西北大学的马娅·菲什巴赫（MayaFishbach）说，她是这篇论文的合著者之一。
值得一提的是，本次参与论文署名的KAGRA并没有参与数据采集。 KAGRA在2019年完成建设， 2020年2月参与数据采集，那时正是O3b运行的最后阶段。 KAGRA科学合作组织由来自14个国家和地区的超过470名会员组成。目前， KAGRA已经加入了LIGO和Virgo组成的引力波探测网络，人类的引力波探测能力也得到了相应的提升。

KAGRA鸟瞰图（图片来源：KAGRA）现在，这些引力波团队正在对仪器进行维护升级，为2022年夏天开始的第四轮观测做准备。未来，引力波还会给人类哪些惊喜，让我们拭目以待。