宇宙重力波三大主要来源：双黑洞合并、中子星合并、黑洞吞噬中子星，如今终于全部在探测仪的追捕下现形了。科学家首度证实，10 亿光年外发现 2 个黑洞各自吞掉中子星的致命时刻，于重力波天文学这个新兴研究领域中立下新的里程碑。
自 2017 年首度发现爱因斯坦根据广义相对论所预言的重力波以来，短短 5 年内科学家已找到 50 个双黑洞碰撞、双中子星碰撞释放之重力波事件，随着重力波讯号收集越多，科学家可以开始更仔细推敲宇宙中黑洞与中子星数量；分析双黑洞合并，可以推断黑洞质量不单纯遵循简单的幂律分布；还可以透过发现某些合并黑洞的自旋与轨道角动量未对齐，思考黑洞如何形成的问题。
理论上，重力波有 3 个主要来源，除了双黑洞合并与双中子星合并，第三个也是最难探测的来源为黑洞吞噬中子星。虽然科学家在前年疑似收集到中子星与黑洞碰撞的讯号，但最终未得到证实，直到 2020 年 1 月，LIGO-Virgo 探测器观测到来自 2 个联星螺旋系统的重力波事件 GW200105、GW200115，经过西北大学、麻省理工学院等在内的团队全力分析后，证实此 2 个讯号来自黑洞与中子星组成的联星系统，中子星最后走到尽头，被黑洞伙伴一口吞噬。
GW200105 事件于 2020 年 1 月 5 日探测到，是质量约太阳 9 倍的黑洞吞掉质量约太阳 1.9 倍的中子星伴星，发生在约 9 亿年前，合并产生的重力波一直到 2020 年才抵达地球；GW200115 事件更古老，发生在约 10 亿年前，为 6 倍太阳质量的黑洞吞掉 1.5 倍太阳质量的中子星伴星。
现在，我们终于握齐宇宙所有紧凑系统释放的重力波来源。根据这 2 个事件，研究团队估计距离地球 10 亿光年内，黑洞吞并中子星现象平均每月会发生一次。
虽然科学家还不知道中子星与黑洞如何相遇并配对成联星系统，可能同时形成，前身都是大质量恒星爆炸，其中一颗恒星坍缩成黑洞，另一颗形成中子星；也可能分开形成，但在一个挤满中子星与黑洞的区域相遇。
此外，原本科学家预期黑洞会将中子星撕成碎片，以至于产生可被望远镜观测到的光，然而 GW200105 与 GW200115 事件都未捕捉到光芒，也没有证据表明中子星被黑洞扭曲变形，这可能说明黑洞舍去细嚼慢咽过程，直接吞下整个中子星。
如果未来能发现黑洞粉碎中子星，将有助于研究人员进一步确定中子星的超致密特性。LIGO-Virgo 探测器下一次观测将于明年夏天开始，科学家将进一步开始寻找新类型的重力波，比如来自超新星爆炸、中子星旋转引发的微弱重力波。
新论文已发表在《天文物理期刊通讯》（Astrophysical Journal Letters）。
- Astrophysicists Detect Black Holes and Neutron Stars Merging, This Time for Certain
- Scientists Confirm Black Hole And Neutron Star Collisions in World-First Discovery
- Gravitational waves reveal the first known mergers of a black hole and neutron star
- Ripples in spacetime reveal black holes slurping up neutron stars
- Physicists confirm two cases of “elusive” black hole/neutron star mergers
（首图来源：LIGO）
延伸阅读：
- 去年无法解释的双黑洞合并，实际可能是暗物质构成的双玻色子星合并
- 黑洞与中子星合并可能悄无声息，在稠密星团中或有迹可循
- LIGO-Virgo 重力波讯号大丰收，迄今探测总数已达 50 个
- 或已找到黑洞吞噬中子星之重力波！LIGO 全力分析数据中
