宇宙里曾发生了神秘的一幕。
大约8亿光年之外，一个黑洞吞噬了一个不明天体，释放出的能量激起了时空的涟漪。这种涟漪名叫引力波，跨越浩瀚宇宙，于2019年8月14日抵达了地球。地球上三个灵敏度极高的探测器测量了这波记录着此次吞噬时间的微小扰动。天文学家破解了引力波中蕴含的信息，却遇到了新的谜团。
这次宇宙碰撞编号为GW190814，在LIGO和Virgo两大机构探测到的几十次宇宙并合事件中很是突出。几百万年甚至几十亿年来，这两个天体都在绕着彼此盘旋，距离越来越近直至碰撞在一起。天文学家认定其中一个天体是一个质量相当于23个太阳的黑洞。另一个被黑洞囫囵吞下的天体，质量约为太阳的2.6倍，是一个无法定义的神秘天体。
“可以确信的是，我们之前从没见过这种东西。”美国西北大学的Vicky Kalogera说。他统筹撰写的此次并合事件报告近日发表在了《天体物理杂志快报（Astrophysical Journal Letters）》。
这个神秘天体恰好处在临界点上，既像是像恒星一样拥有表面的天体，又像是时空无底洞即黑洞。其质量介于已知最重的中子星（恒星发生超新星爆发后的残留物）与最轻的黑洞（恒星残骸足够致密而形成的密度无限大的点）之间。
科学家们一直在研究中子星与黑洞的界限，因为其界限能揭示在宇宙最极端条件下物质的行为。并且，由于这些奇特的天体是恒星演化的最终归宿，某种程度而言，当所有恒星都燃烧殆尽之时，可能只剩下它们漂浮在空荡宇宙中。正因如此，鉴定GW190814事件中那颗怪异天体的性质就变得尤为诱人。
Kalogera说：“如果它是一颗中子星，那这颗中子星的质量可真是让人兴奋。如果它是一个黑洞，那这个黑洞的质量也同样令人兴奋。无论如何，当我们看到它那一刻，它让我们众多的天线为之一振。”
倾听引力
引力波以光速传播，所经之物，皆会波及。但是，它们弯曲时空的程度太小，极难被人探测到。LIGO设在美国华盛顿州和路易斯安那州的探测器，以及Virgo设在意大利的探测器会来回发射激光束，测量激光来回传播所需的时间。正常传播时间发生的任何微小改变，都可能是时空的收缩或扩张引起的。
2015年，该探测取得首次成功，观测结果最终荣获诺贝尔物理学奖。此后，多数探测都指向了成对黑洞的碰撞事件。天文学家也探测到了中子星碰撞产生的时空涟漪。但是，与那些早期的碰撞并合事件不同，科学家们还在竭力鉴定GW190814事件中两个天体的真正性质。
这次事件中，较重的那个天体显然是黑洞，而较轻的天体却是少数已知的、介于中子星和黑洞之间质量间隙（mass gap）的天体之一。在这个间隙的某个位置，物质变得不稳定，会坍缩成一个黑洞，而中子星恰好处在这个极限值的边缘。
美国宇航局戈达德太空飞行中心的Zaven Arzoumanian说：“大自然给稳定物质的密度施加了一个极限。但我们不知道那个极限是什么，也不知道超过极限之后的物质会变成什么。”他是国际空间站中子星项目NICER的科研负责人。
美国亚利桑那大学研究中子星的Feryal Özel称，观测表明，中子星的质量上限约为太阳的2.1倍，多数都接近1.4倍。有观测指出存在更重的中子星，约为太阳质量的2.5倍，但其数据并不可靠。关于中子星内部物理特性的理论，却难以界定当中子星质量增大时是什么阻止其坍缩。
从这个质量间隙的另一侧来说，目前观测到的最轻的黑洞约为太阳质量的5倍。直至最近，2.1倍太阳质量与5倍太阳质量的中间地带，几乎空无一物。LIGO发现的另一个天体是两颗中子星撞在一起的产物，质量约为太阳的2.7倍。
截至目前，尚不清楚最近这次并合事件中的黑洞是吃掉了同类的另一个黑洞，还是像吃零食一样吞下了一颗中子星。
Özel说：“如果最终证实那是一颗中子星，如果中子星能达到2.6倍太阳质量，那可真的是改写研究范式的先例。”
她和Kalogera怀疑这个天体是一个轻质量的黑洞。Özel说：“我们还无法用物理上的原因来阐释为什么黑洞不能达到2.6倍太阳质量。”但他们两位都指出要想确切查明会很难。这个系统对于其他天文台而言太过遥远，无法研究。此外，两个天体的质量差异还掩盖着另一个线索：假设那个黑洞的质量再小一些，就可能观测到它把接近它的中子星扭曲变形并撕碎，而不是一口吞下。若真如此，缓慢而杂乱的并合过程就会在引力波里留下可识别的痕迹。
Özel说：“我想我们没有任何机会知晓那个天体究竟是什么。表明它是中子星的信号并不存在，但这信号的缺席没有任何意义。”
未知起源
即使我们不知道那颗天体究竟是什么，但GW190814事件中的两个天体仍然很值得注意，因为它们“很不般配”。LIGO和Virgo观测到的多数碰撞事件里，成对的天体质量上都相对接近，但是，GW190814事件中的黑洞约为23倍太阳质量，几乎是另一天体的9倍。
Özel说：“我们之前真的没见过这种。它可能会使我们开启之前从未做过的引力测试，也让我们提出了关于这类双星组合的许多疑问。”
这一系统的不对称性，使科学家难以解释其起源和环境。比如，在球状星团（围绕星系旋转的紧密恒星团簇）中，成对的致密天体在质量上可能更为平等。在星系内部，独立演化的系统可能产生不平衡的成对天体，但这类系统的碰撞预计不会那么频繁，以至于产生这类观测结果。
该研究团队还在考虑更奇特的构造情形，比如多个并合系统、松散结合的恒星团，以及天体陷入绕超大质量黑洞盘旋的物质盘里等等。
但是，正如宇宙中存在无限的可能性一样，它也蕴含着许多未知。
Arzoumanian说：“中子星的一个迷人之处在于，它们代表着物质在引力坍缩中的最后一站。在中子星发生内爆并坍缩到自身的事件视界之内永远无法被再次看到之前，物质所能达到的最高的稳定密度是多少？”
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