2020年1月5日，天体物理学家听到了来自宇宙中一个遥远部分的啁啾声，大约9亿光年远。这一短暂的声音与他们之前听到的任何声音都不同，它是由时空中的巨大波纹——引力波——引起的，它从9亿光年外蔓延到宇宙中，横扫地球，并触发了探测器。唧唧声。
10天后，他们又听到了另一个类似的声音。宇宙的双胞胎。引力波再次敲击着地球的探测器。唧唧声。
经过仔细分析，这两种信号被确定为来自于深空中从未见过的极端事件:黑洞和中子星的碰撞。
这对碰撞(或者，不那么诗意的，“合并”)在一个这项新研究发表在《天体物理学杂志通讯》上周二，来自LIGO/Virgo和KAGRA合作项目的1000多名科学家参加了该项目寻找引力波．这两个新近被描述的事件被命名为GW200105和GW200115，因为它们被发现的时间，并提供了第一个明确的证据，表明这是一次难以捉摸的合并。
在双重探测之前，天文学家只发现了黑洞与黑洞合并，中子星与中子星合并。
澳大利亚国立大学的天体物理学家苏珊·斯科特(Susan Scott)说，“我们一直在等待，期待在某个阶段能探测到一个各有一个的系统。OzGrav以及LIGO的合作。
现在他们有。
在过去的两年里，有一些建议中子星和黑洞之间的碰撞可能已经被发现——但是其中一个物体看起来有点不寻常。它太大，不可能是中子星，又太小，不可能是黑洞。这个未知的物体仍然是一个谜，这意味着GW200105和GW200115将会被载入史册。
“这是对中子星与黑洞合并的第一次真正有信心的探测，”澳大利亚莫纳什大学的天体物理学家、LIGO合作组织成员罗里·史密斯补充说。
活泼的
在我们继续之前有一个简短的插曲。
黑洞和中子星是奇怪的物体。它们是死恒星的遗迹，是恒星生命结束时形成的。恒星的大小会影响其生命结束的方式。如果它是一颗小恒星(小到“大约是我们太阳质量的10倍”)，它会坍缩成密度极高的“僵尸星”，也就是中子星。如果它是一颗大恒星，它会坍缩成黑洞。这两个天体都很有名，研究也很深入，但它们仍有许多奥秘。
首先，我们无法看到它们的内部。这是一个被广泛讨论的黑洞特征。它们的引力非常强，以至于当光线被吸入时——经过所谓的视界——就再也不会出来了。但科学家们也不知道中子星的中心发生了什么。他们怀疑在这两个物体中可能发生了一些真正奇怪的物理现象。物理定律似乎在它们内部被打破了。
根据史密斯的说法，通过引力波观察这些天体是一种“恒星古生物学”，因为它可以告诉我们它们的进化史和形成环境。
啁啾是其中的核心。当美国LIGO和意大利的处女座探测到“唧唧声”，它们就在穿越时间。啁啾声中包含了一堆信息，可以告诉天体物理学家碰撞物体的质量以及它们旋转的方式。这一信息对于理解这两个物体是如何彼此锁定在死亡之舞中至关重要。
斯科特说:“通过研究这些系统，我们可以更多地了解这些双星系统中黑洞和中子星的生与死。”
明星的东西
2020年1月5日探测到的啾啾声GW200105和2020年1月15日探测到的啾啾声GW200115是类似的事件，但碰撞物体的属性略有不同。那些古板的学名相当令人困惑，所以我们给它们起了个绰号莱尼(GW200105)和卡尔(GW200115)。
研究人员说，伦尼是一个大约9倍太阳质量的黑洞与一个大约1.9倍太阳质量的中子星碰撞的结果。卡尔通过一个大约6倍太阳质量的黑洞和一个大约1.5倍太阳质量的中子星合并而来。莱尼和卡尔在今天是完全不同的两个人。合并发生在近10亿年前远离地球的地方，而啁啾声最近才传到地球。
当我们在这里说“碰撞”或“合并”时，我们并不完全确定当两个物体最终走到一起时发生了什么。在很长一段时间里，它们被对方的引力困住，绕着对方旋转。最终，他们走到了一起。斯科特将莱尼和卡尔描述为“有点像吃豆人”，即黑洞吞噬中子星。
这是另一幅黑洞和中子星合并的艺术作品，黑洞从它的对象物那里窃取物质。
LIGO-India / Soheb Mandhai还有一种可能性是，黑洞通过一种被称为潮汐破坏的过程将中子星“撕碎”。在这种情况下，黑洞会从中子星表面撕裂物质并将其偷走，在视界周围形成一个碎片盘。“这应该会产生电磁信号，”斯科特说。
而被粉碎的中子星对天体物理学家来说是一座金矿。你不可能在实验室中制造出中子星中的物质并对其进行研究，所以这些类型的事件可能为了解中子星内部发生的事情打开了一扇窗。
“通过观察如何当中子星被黑洞拉开时，我们开始了解物质在密度最大的状态下的行为，”莫纳什大学的天体物理学家、LIGO合作组织成员埃里克·瑟拉纳(Eric Thrane)说。有了足够的引力波探测，我们或许就能破译它们的特性。
这使得伦尼和卡尔成为众多黑洞-中子星并合中的第一个，有助于揭示我们宇宙中最极端的物体。
史密斯说:“这些观察可能有一天会揭示新的自然规律。”