探测到来自吞噬中子星的黑洞的引力波

科学家们第一次发现了由中子星和黑洞的死亡螺旋引起的时空涟漪。

格拉斯哥大学的研究人员在国际合作中发挥了关键作用，使检测成为可能。他们为探测器的设计作出了贡献- -这是有史以来最敏感的科学仪器- -以及为对信号进行天体物理学解释所需要的先进数据分析。

当天体碰撞时就会产生引力波，随之而来的能量在时空结构中产生涟漪，这些涟漪会一路带到我们地球上的探测器上。

2020年1月5日，美国路易斯安那州的先进LIGO探测器和意大利的先进Virgo探测器观测到了来自这种全新类型的天文系统的引力波。

LIGO和室女座探测器捕捉到了中子星和黑洞之间死亡漩涡的最后阵痛，因为它们绕得越来越近并合并在一起。他们将这个信号命名为GW200105。

值得注意的是，仅仅几天后，处女座和位于路易斯安那州和华盛顿州的ALIGO探测器都接收到了第二个信号，这再次来自另一颗中子星和黑洞对的最后轨道和碰撞。该信号命名为GW200115。

长期以来，科学家一直在寻找中子星-黑洞双星。以前的引力波探测已经揭示了大量的相互碰撞的黑洞和中子星的合并，但是中子星-黑洞双子星的混合被证明是难以捉摸的。过去的观察提供了诱人的线索，但没有结论性的观察。

此前公布的gw1900814可能对应着这样的双星，但这颗较轻的成分出乎意料的质量更像是一个黑洞，而不是中子星。候选信号GW190426_152155可能是中子星-黑洞，但它足够，无法与噪声明显区分。新的信号是对中子星-黑洞双星更有信心的探测和更清晰的观测。

西北大学物理与天文学学院和天体物理学跨学科探索研究中心的克里斯托弗·贝里博士说:“中子星-黑洞双星的发现代表了几十年来发展引力波探测器工作的高潮。”由于他们改进了我们的仪器，我们能够探测到更远的距离的信号，提高了我们的检出率。

“当我们建立一个更大的引力波信号目录时，我们开始发现更多种类的来源。这种多样性让我们对黑洞和中子星的性质有了前所未有的了解。

“通过对质量、旋转和合并速率的测量，我们可以深入研究大质量恒星如何演化的细节。理解双星系统是如何工作的是天文学中最重要的问题之一。拟合引力波观测的所有信息将使我们能够确定双星演化的细节。在未来几年，未来的观测运行将提供数百个探测，使精确测量大质量恒星的生活方式成为可能。”

格拉斯哥大学引力波研究所所长希拉·罗文教授说:“自从2015年首次探测到引力波以来，我们已经取得了巨大的进步，开启了引力波天文学的时代。”中子星和黑洞碰撞的首次探测表明，我们有新发现值得期待，以及有助于加深我们对宇宙理解的新信号。

“从现在到明年夏天，LIGO探测器将再次升级，利用我们在之前的观测中所学到的知识，使其对时空振动更加敏感。我们期待能从未来的探测中了解到什么。”

几十年来，天文学家们预测并建立了这种类型的系统——一个黑洞和中子星的合并——可能存在，但没有任何令人信服的观测证据。

现在引力波科学家终于见证了这个系统的存在他们可以开始更多地揭示恒星的诞生，生命和死亡，以及它们是如何形成的。

Berry博士补充说:“虽然GW200105和GW200115的源质量符合我们对中子星-黑洞双星的预期，但GW200115有一个有趣的自旋测量。其黑洞的自旋很可能与轨道角矩不一致。这种类型的失调通常是预料不到的，它可能暗示了系统是如何形成的。

“也许这对双星是在类似球状星团的高密度环境中动态形成的，而不是由两颗一起生活的恒星形成的。”又或者这是在展示超新星爆炸是如何扭曲黑洞旋转的?或者也许这是一个偶然的测量，自旋通常是对齐的?未来对中子星-黑洞双星的观测将让我们解开这些可能性。”

英国对这项合作的贡献是由科学和技术设施委员会资助的。LIGO的科学合作包括来自18个国家的1300多名科学家，包括来自11所英国大学的研究人员。

LIGO由美国国家科学基金会﹙NSF﹚资助，由加州理工学院和麻省理工学院运营，它们是LIGO的构想者和项目领导者。先进LIGO项目的财政支持由NSF领导，德国﹙Max Planck Society﹚、英国﹙Science an Technology Facilities Council﹚和澳大利亚﹙Australian Research Council- ozgrav﹚对该项目做出了重大承诺和贡献。来自世界各地的大约1400名科学家通过LIGO科学合作组织参与了这项工作，其中包括GEO合作组织。
Virgo Collaboration目前由来自比利时、法国、德国、匈牙利、意大利、荷兰、波兰和西班牙等14个不同国家119个机构的大约650名成员组成。欧洲引力天文台﹙EGO﹚在意大利比萨附近拥有处女座探测器，由法国国家科学研究中心﹙CNRS﹚、意大利国家原子核研究所﹙INFN﹚和荷兰Nikhef资助。
KAGRA是位于日本岐阜神冈市的一个长达三公里的激光干涉仪。该天文台由东京大学宇宙射线研究所主办，该项目由日本国家天文台和高能加速器研究组织共同主办。在2019年建成后，KAGRA加入了LIGO和Virgo的国际引力波网络。2020年2月，它在O3b的最后阶段开始收集数据。KAGRA科学大会由来自14个国家/地区115个研究所的460多名成员组成。