大约8亿7千万年前，两颗死去的恒星合二为一。2019年8月14日，它们的合并震动了太空的结构，引力波席卷了地球，穿过三对精心校准的激光器，这些激光器是为了探测它们的通过而设计的。21秒后，一个自动系统发出了初步警报，震动了世界各地的智能手机，并触发了笔记本电脑。

在获得诺贝尔奖的第一个引力波探测(源于一对黑洞的碰撞)的几年之后，这样的警报已经变得司空见惯。然而，这一次，天体物理学家立刻知道，观测到的事件是特殊的。“当我看到这些数据时，我的下巴都要掉下来了，”杰弗里·拉芙莱斯说，他来自加州州立大学富勒顿分校，是激光干涉引力波天文台(LIGO)科学合作组织的成员。

2019年8月14日UTC时间21:11:18，美国LIGO和意大利处女座天文台探测到这一波。第一次自动观测发现，它是由一对因太轻而无法分类的星体史无前例地合并而产生的，这让天文学家匆忙寻找该事件产生的额外电磁辐射。随后的分析将这一信号重新归类为黑洞和中子星之间的碰撞，中子星是一种恒星残骸，引力将整个太阳的质量挤压成一个城市大小的球。这可能是第一次有信心探测到这样的事件，而在黑洞-黑洞融合和两颗中子星合并之后，这是引力波探测到的第三种碰撞。虽然分类仍不确定，但这个现在被称为GW190814的事件标志着天体物理学研究的一个新时代的开始，它对研究人员如何理解爱因斯坦的广义相对论、恒星的死亡和极端物质的行为产生了影响。

一个“超高”的信号

查德·汉纳(Chad Hanna)是LIGO的合作者，也是宾夕法尼亚州立大学的天体物理学家，他的手机突然响了，当时他正与妻子庆祝结婚纪念日。他的团队专门研究LIGO事件的快速分类，所以他立即登录查看了波的详细信息。“我知道的第一件事是它意义重大，”汉娜说，“有点超出了记录。”

LIGO-Virgo合作项目的算法流水线根据波的形状、持续时间和其他因素几乎立即给出了一个基本的分类——hanna的团队的目标是在20秒以内——因此天文学家可以立即将望远镜转向波来自的天体方向。

在8月的那一天，自动系统自信地宣布，产生GW190814的物体中，至少有一个落入了“质量间隙”，这是一片面积为3到5个太阳质量的荒地，似乎没有黑洞和中子星。所有已知的黑洞的重量都超过5个太阳，而所有已知的中子星——从没有变成黑洞的较轻恒星中诞生——的重量都不到3个太阳。对ligo - virgo的质量间隙的探测将会是第一次，它将会使分离最重的中子星和最轻的黑洞的理论线变得尖锐，但是最初的标记不会持续很久。“这是一场全球范围内的交接，”乔斯林·里德(Jocelyn Read)说，他是加州大学富勒顿分校(csu Fullerton)的天体物理学家，也是LIGO的成员。当天下午，他从美国的研究人员开始，欧洲的计算一直持续到第二天早上。

2019年8月14日，美国科学家一觉醒来，发现了一种新的分类。人类分析认为这一事件是中子星-黑洞合并，其可信度超过99%。LIGO-Virgo已经听到了十几个黑洞对的碰撞声，以及两对中子星的碰撞声，但它从未最终听到过黑洞吞噬中子星的轰鸣声。

“这是我期待已久的东西，”石溪大学天文学教授、核天体物理学家先驱詹姆斯·拉蒂默(James Lattimer)说。拉蒂默在1976年的论文中指出，中子星-黑洞并合可以将黄金和铀等重元素喷射到太空中。

研究人员在2019年4月探测到一种类似的波，但他们无法确认它来自深空——模型显示，与该潜在事件相关的信号有60%的可能性来自地球的隆隆声，这种虚假探测可能每20个月出现一次。然而，2019年8月的信号最初看起来如此清晰，误报可能是万亿年一次的事件。“当它超过宇宙的年龄，”洛芙莱斯说，“你知道这是真正的交易。”后来更全面的分析认为这是一次千年一遇的假警报。

然而，GW190814发出的震耳欲聋的信号并不能保证天体物理学家们肯定已经捕捉到了他们的第一次中子星-黑洞碰撞。虽然目前的标签很明显地把较重的物体放在了黑洞的范围内(超过五个太阳)，但它把较轻的物体留在了三个太阳质量以下的黑暗区域。进一步的分析将这颗伴星的质量提高到了2.6个太阳的质量，在这个质量下，它的身份仍然可能被打破——要么是宇宙中已知的最重的中子星，要么是已知的最轻的黑洞。理论上的争论使物理学家怀疑黑洞的可能性更大，但由于没有更多的数据，他们不能确定。

寻找光

意大利的处女座探测器——LIGO的两个探测器中只有一个——最初识别出了这一波，但通过合作，他们一夜之间就可以手动合并来自第二个LIGO探测器的数据。通过第三次探测，研究人员可以比之前探测到的任何波都更精确地确定源在天空中的位置。“我打开了(新的)天空地图，然后我想，‘哦，他们不小心更新了一个空白的天空地图，’”里德回忆说，她注意到那个标记波来源的小点之前的想法。

这个缩小的位置相当于天空总面积的0.06%，这对天文团队来说是一个福音，他们在寻找伽马射线或可见光的闪光，这些闪光可能伴随着中子星的死亡，如果中子星是较轻的那颗。布兰代斯大学的宇宙学家Marcelle Soares-Santos说:“原则上，覆盖这一区域是一种分钟的方式。”Marcelle Soares-Santos在智利的一个四米望远镜上使用暗能量相机协调后续观测。

黑洞可能撕裂了潜在的中子星，留下了一圈闪闪发光的残骸，当它落入黑洞等待的吞噬口时，这些残骸逐渐消失。另一种可能是，黑洞将中子星一口吞下，几乎看不到任何东西。LIGO-Virgo对GW190814的模拟预测了后一种情况，但没有人确切知道实际发生了什么。Soares-Santos和其他团队最终没有发现伴随的闪光，她说这可能有助于完善这类首次事件如何发生的理论。

探索“Neutronium”

理论家们梦想着捕捉到中子星的消亡，因为描述这种神秘物体内部结构的相互竞争的理论比比皆是。核物理学家想要一睹这些物体的内部，在那里，物质的密度会挑战目前最好的模型。例如，如果压力将中子溶解成基本粒子组成的等离子体，那么一定质量的中子星看起来应该比其他情况下更小。探测到的恒星旋转进入黑洞时产生的引力波的精细特征可能会揭示恒星的大小，相应地，也会揭示填充它的物质的一致性。同样，天文学家是否看到闪光也会限制恒星的大小。如此精确地测量中子星的尺寸是“核物理学的圣杯”，加州大学伯克利分校的博士后研究员本·玛格里特(Ben Margalit)说，他没有参与观测这一事件的合作。

黑洞吞噬中子星也代表了检验广义相对论的一个新领域。勒夫莱斯说，将爱因斯坦的引力理论应用于黑洞周围光滑的时空结构是非常困难的。加入热的、湍流的磁化中子星物质——一种有时被称为中子的外来物质——将挑战提升到一个混乱的新水平。

即使这一时空波动没有泄露任何大自然的秘密，研究人员相信这只是未来许多秘密的第一个。“我希望它能告诉我们一些关于黑洞-中子星合并的事情，”Lovelace说。“但如果不是，这仍然让我非常乐观地认为，引力天空是明亮的。”