中子星與另一顆中子星、恆星黑洞碰撞已不足為奇,去年,一場中子星與罕見物體碰撞讓研究人員更趨之若鶩,據分析,該物體很可能是迄今已知最輕的黑洞。
2023年5月29日,LIGO-Virgo-KAGRA重力波合作組織在距地球約6.5億光年的宇宙區域檢測到重力波信號GW230529,來自1顆中子星與1個神秘物體碰撞整合,前者質量為太陽1.2~2倍,身份毋庸置疑,但後者質量為太陽2.5~4.5倍,僅靠重力波信號無法揭示該神秘物體性質。
我們只知道這個物體比中子星的質量極限(太陽質量2.5倍)重,比目前最輕的黑洞(太陽質量5倍)輕,落在區分中子星與黑洞的「質量間隙(mass gap)」內。
簡單說,目前數據還無法判斷它是超小黑洞還是超大中子星,但因已超出中子星質量理論上限,所以歸類為微小黑洞是目前最合理解釋。
恆星黑洞由大質量恆星經歷超新星爆炸誕生,但一些恆星演化模型預測,落在「質量間隙」內的黑洞並非直接由大質量恆星死亡形成。
截至目前,只有GW230529和另一個GW190814重力波信號的其中一個碰撞對象是質量間隙緻密天體,而新發現的GW230529暗示質量間隙天體可能沒有之前想像得少,對聯星系統演化、緻密物體整合的電磁理論等都有重要影響。
未來探測這些類似事件(尤其伴隨電磁輻射爆發),可能是解決質量間隙之謎的關鍵。
(首圖來源:西北大學)