當最大質(zhì)量的恒星死亡時，它們在自身的重力作用下坍塌并留下黑洞。當質(zhì)量稍差的恒星死亡時，它們會在超新星中爆炸，并留下密集的，死角的恒星殘骸，稱為中子星。數(shù)十年來，天文學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我們太陽質(zhì)量的2.5倍或2.5太陽質(zhì)量，而已知最輕的黑洞約為5太陽質(zhì)量。問題仍然存在：這個所謂的質(zhì)量差距是否存在任何問題?

現(xiàn)在，在美國國家科學基金會的激光干涉儀重力波天文臺(LIGO)和歐洲的處女座探測器的一項新研究中，科學家宣布發(fā)現(xiàn)了2.6太陽質(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)，當時它與23個太陽質(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)于該檢測的論文已在“天體物理學快報”上發(fā)表。

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

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

該研究中描述的宇宙合并，一個被稱為GW190814的事件，導(dǎo)致了最終的黑洞，大約是太陽質(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。

在兩個物體合并之前，它們的質(zhì)量相差9倍，使之成為萬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)生在兩個黑洞之間，質(zhì)量比約為4：1。

“對于當前的理論模型而言，要形成如此大質(zhì)量比的緊湊對象對的合并是一個挑戰(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。“這個神秘物體可能是一個中子星合并了一個黑洞，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。但是，在太陽質(zhì)量的2.6倍的情況下，它超出了現(xiàn)代對中子星最大質(zhì)量的預(yù)測，并且相反，它可能是有史以來最輕的黑洞。”