10億光年外的死亡共舞！首次證實黑洞吞噬中子星，對人類有何影響

中子星

是宇宙中密度最大的天體之一，因為排在它前面的，可能也只有

黑洞

了。黑洞的恐怖不用多說，即便是宇宙中代表著速度極限的光，一旦進入黑洞的視界範圍內，也再無逃脫的可能！而中子星的引力強度也超出我們的日常認知，因為它可以將原子結構破壞，一個通俗的說法：能夠將電子壓進原子核，與質子合併成為中子。

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如果當這兩個引力怪物離得很近，會發生什麼呢？

一篇6月29日發表於《天體物理學雜誌快報》的論文給我們展示了這個過程：黑洞像“吃豆人”一般，吞噬了整個中子星，整個過程非常迅速，但二者所激盪出的強大

引力波

訊號被人類接收到了。

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該項研究最早由2020年1月份探測到兩起雙緻密天體碰撞事件的引力波訊號開始，研究團隊利用美國的鐳射干涉引力波天文臺以及義大利的處女座引力波天文臺，探測並給出了這兩起事件發生的具體資訊：一起是約6倍太陽質量的黑洞與1。5倍太陽質量的中子星合併（離地球10億光年），另一起是約9倍太陽質量的黑洞與2倍太陽質量的中子星合併（離地球9億光年）。

該研究團隊表示，這為他們找到了“拼圖的最後一塊”，因為此前人類已經探測到了雙黑洞以及雙中子星合併事件，唯獨差了個黑洞和中子星合併，而現在終於找到了，首次確認觀測到來自黑洞和中子星碰撞的引力波！

什麼是中子星？什麼是黑洞？

在

恆星

的演化歷程中，不同質量等級的恆星有著不同的壽命結局，就以我們的太陽來講，雖然其質量是地球的33萬倍，但放到整個恆星當中，它的個頭和體重也算不得突出，因此當50億年後，由於核心區域氫元素聚變殆盡，太陽就轉變到“紅巨星”階段。

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此時太陽的體積會膨大數倍，以至於水星、金星乃至是地球，都有可能被其吞噬（當然了，地球上的生命是撐不到被吞噬的那一天的）。

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紅巨星還不是太陽的壽命終點，在此之後將會留下一個高密度核心，我們將其稱為白矮星。然而這並不是所有恆星的結局，對於那些大質量恆星而言，它們會經歷一次被稱為“超新星爆發”的過程，之後依據原先恆星的質量等級，進而產生兩種天體：中子星和黑洞。

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而我們今天的主角也是這樣的形成的，不過對於它們兩個為何會靠到一起，有兩種不同的猜測：

（1）這二者原先就是一個雙星系統，也就是在沒“進化”到最終階段前，是一起旋轉共舞的倆兄弟恆星

（2）二者原先並沒有引力上的關聯，也就是如果不發生超新星爆發，那麼這二者是不會走到一起的

什麼是引力波？

引力波是愛因斯坦廣義相對論所預言的物理現象，我們知道廣義相對論是至今人類所擁有的引力理論裡面最好的一個，它將引力現象解釋為時空彎曲，而引力波就是時空上的漣漪。

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一個通俗的例子，就好像你把一塊石子扔進湖裡，湖面會產生一層層的波紋，如果把這個現象放大到宇宙級別，那就是當一個天體加速運動或者兩個天體相互環繞時，時空就會產生波紋，這就是引力波。

為什麼要研究引力波？有什麼價值？

一個很簡單的道理，我們人類至今對於宇宙的研究，幾乎全部都是建立在電磁波層面上的觀測，但電磁波有著一個天生的缺點，那就是容易被物質所遮蔽。

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比如說早期宇宙的演化過程，人類目前所知道的最早宇宙訊號來自宇宙微波背景輻射，但這也僅僅是大爆炸38萬年以後的資訊，因為在此之前，宇宙對於光子而言，是不透明的，因為濃厚的等離子環境使得光子沒法自由傳播。

但引力波就不一樣了，因為它是時空的波動，穿透物質時幾乎可以認為沒有能量損耗（計算表明，想讓引力波訊號衰減一半，必須連續穿過60億個地球那麼厚的物質）。所以引力波可以讓人類更好地瞭解在宇宙誕生之初到底發生了什麼。

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此外對於引力波的研究，還有如下幾個點：瞭解超新星爆發內部過程、研究諸如中子星黑洞等緻密天體的更多資訊、極高密度下的物質物態方程。哦，對了，還有一點忘說了：引力波的速度也是光速，因此它的資訊傳遞速度與電磁波一致。

如何測量引力波？

既然引力波對於天文觀測的好處這麼多，那麼該如何觀測呢？實際上這件事相當困難，畢竟愛因斯坦當年在得出引力波這個結論的時候，一度認為引力波不會被探測到，因為它實在是太微弱了。不過由於科技的進步，科學家們將這種不可能變為了現實。

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位於美國的鐳射干涉引力波天文臺（LIGO，由兩個干涉儀組成，分別位於美國南海岸的利文斯頓以及西北海岸的漢福德區，二者相距3000千米），在2016年首次探測到了引力波。

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儀器利用的本質原理來自相對論，因為引力波會導致物體的尺寸發生變化。實際上你可以這樣來理解，我們常說引力是時空彎曲，而引力波在其所經過的地方，會導致區域性的時空度規發生變化，也就是那裡的空間尺度會有波動（誇張一點，就像一個靠近黑洞的人，身體會被拉長一樣），此外時間也會波動（因而理論上也可以利用這一點探測引力波）。

LIGO引力波天文臺利用的是空間尺度的變化特性，其干涉儀由兩個相互垂直的干涉臂構成，臂長四千米，每個臂的兩端各有一個鏡面，鐳射可在其內部來回振盪，並且在集合點發生干涉，如果當引力波透過干涉儀時，干涉臂的長度就會發生變化，進而使得干涉條紋也出現變化，由此就可以探測到引力波的到來。

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總結

正如上一小節所言，引力波跨越數十億光年的距離來到地球，它所帶來的時空“漣漪”已經非常小了，對於人體而言，是不可能察覺到異樣的，只有異常靈敏的儀器可以感知！所以我們絲毫不用擔心引力波會扭曲人體，甚至是撕碎。

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此外由於雙緻密天體環繞合併事件產生的引力波，屬於高頻引力波段，由大質量天體的整體運動所產生，其引力波相具有相干性，所以能夠攜帶大量引力源的資訊，因此對於研究而言，價值非常高。