朴茨茅斯大学宇宙学与引力研究所(ICG)的研究人员帮助探测到了一个非凡的引力波信号，这可能是解决宇宙之谜的关键。

这一发现来自LIGO - Virgo - KAGRA合作今天(4 月 5 日)公布的最新结果，该合作由来自世界各地的 1,600 多名科学家组成，其中包括 ICG 成员，致力于探测引力波并利用它们用于探索科学基础。

2023 年 5 月，第四次 LIGO-Virgo-KAGRA 观测运行开始后不久，位于美国路易斯安那州的 LIGO Livingston 探测器观测到了很可能是中子星与致密天体碰撞产生的引力波信号，是太阳质量的2.5到4.5倍。

中子星和黑洞都是致密天体，是大规模恒星爆炸的致密残余物。这个名为 GW230529 的信号之所以有趣，是因为这个较重物体的质量。它属于已知最重的中子星和最轻的黑洞之间可能存在的质量差距。仅靠引力波信号无法揭示该物体的性质。未来对类似事件的探测，尤其是那些伴随电磁辐射爆发的事件，可能有助于解决这个问题。

Jess McIver 博士表示：“这项探测是我们第四次 LIGO-Virgo-KAGRA 观测运行中第一个令人兴奋的结果，它揭示了中子星和低质量黑洞之间类似碰撞的发生率可能比我们之前想象的要高。” ，不列颠哥伦比亚大学助理教授兼 LIGO 科学合作组织副发言人。

由于这一事件仅被一个引力波探测器观测到，因此评估它是否真实变得更加困难。

ICG 的研究软件工程师Gareth Cabourn Davies 博士开发了用于在单个探测器中搜索事件的工具。他说：“通过在多个探测器中观察事件来证实事件是我们将信号与噪声分离的最强大工具之一。通过使用适当的背景噪声模型，即使我们没有另一个探测器来支持我们所看到的情况，我们也可以判断事件。”

在2015年探测到引力波之前，恒星质量黑洞的质量主要是通过X射线观测发现的，而中子星质量则是通过射电观测发现的。由此产生的测量结果分为两个不同的范围，它们之间的差距约为太阳质量的 2 到 5 倍。多年来，少数测量已经侵入了质量间隙，这在天体物理学家中仍然存在激烈争论。

对信号 GW230529 的分析表明，它来自两个致密天体的合并，其中一个质量为太阳的 1.2 至 2.0 倍，另一个质量略高于太阳的两倍。

虽然引力波信号没有提供足够的信息来确定这些致密天体是中子星还是黑洞，但较轻的天体似乎很可能是中子星，而较重的天体可能是黑洞。 LIGO-Virgo-KAGRA 合作组织的科学家们确信，较重的物体位于质量间隙内。

引力波观测现已提供近 200 个致密物体质量的测量结果。其中，只有另外一次合并可能涉及质量隙致密天体——信号 GW190814 来自黑洞与致密天体的合并，该天体质量超过已知最重中子星的质量，并且可能在质量隙内。

“虽然之前在引力波和电磁波中都报道过质量隙天体的证据，但这个系统特别令人兴奋，因为它是首次对与中子星配对的质​​量隙天体进行引力波探测，”西北大学。 “对该系统的观察对二元演化理论和致密物体合并的电磁对应理论都有重要影响。”

第四次观测运行计划持续 20 个月，其中包括几个月的休息时间，以对探测器进行维护并进行一些必要的改进。截至 2024 年 1 月 16 日，当前中断开始时，总共确定了 81 个重要候选信号。 GW230529是经过详细调查后发布的第一个。

第四次观测将于 2024 年 4 月 10 日恢复，LIGO 汉福德、LIGO 利文斯顿和 Virgo 探测器将同时运行。此次运行将持续到 2025 年 2 月，并且不会再有计划的观测中断。

在观测运行继续进行的同时，LIGO-Virgo-KAGRA 研究人员正在分析运行前半部分的数据，并检查剩余的 80 个已识别的重要候选信号。到2025年2月第四次观测结束时，观测到的引力波信号总数将超过200个。