如果你對天文學有一點興趣，哪怕不是一個非常專業的愛好者，也一定聽說過白矮星、中子星和黑洞。他們都是恆星死亡後的形態，所謂的“死亡”指的就是恆星的燃料耗盡，已經不足以保持其“吹脹”的形狀，最後經歷一系列激烈或悄無聲息的變化後坍縮成的樣子。

一般理解的三種恆星大結局

天文學家找到了毛毛蟲和蝴蝶，但是找不到繭

天文學之所以有無窮的魅力，就是因為總是有數不盡的問題等待我們去探索，比如今天我們這篇文章將會告訴你在黑洞和中子星之間存在著一個真空帶，而這是人類現在天文探索的前沿問題之一，同時極精密天文探測儀LIGO將會給人類的天文探索帶來新的轉機。

想要深入的瞭解這個故事就要從恆星的命運開始說起。

恆星的命運生來註定

恆星的命運幾乎完全是由它點燃時的那一瞬間決定的，恆星的結構簡化上來說就兩個部分，內部的反應核心和外部的燃料儲存區，引力讓這些氣體向中間聚集，而中心的核反應則將氣體原子向外吹，這樣就構成了一個平衡。在很多人眼中，太陽都是一個在瘋狂燃燒強烈地釋放著能量的天體。但事實上，經過計算我們可以發現太陽每千克質量釋放的能量，甚至還不如地球上的變溫動物（蜥蜴或者是烏龜之類的），太陽的溫度確實很高，但是隻有那佔總體級僅僅2%的核心才發生著核聚變，其他的氣體都是在不斷地被“吹脹”起來了而已。

太陽的核心雖小，卻佔有了50%的總質量

跟宇宙中的巨無霸比太陽不算什麼，但是如果看平均值的話，太陽還是可以吹一吹的，我們的太陽比宇宙中80%的恆星都要大。所有小於8個太陽質量的恆星，也就是說宇宙中幾乎絕大多數的恆星，從理論上來說，當它們死亡後都會變成白矮星，目前已知最小的白矮星，只有太陽17%的質量。

白矮星上的成分全都是被嚴重擠壓變形的碳原子，他們的電子被擠壓到了原子核附近，而電子和原子核之間的距離本來非常遠，一個原子核只佔原子體積的幾千億分之一，1立方厘米的白矮星質量為一億噸，堪稱壓縮餅乾中的壓縮餅乾。

白矮星小得不得了，太陽未來會和地球差不多大，原來它可是地球的300萬倍大！

大於8個小於20~30個太陽質量的恆星最終可能在異常耀眼的超新星爆炸後留下一枚中子星，中子星就是把原子外面的電子最後一點空間也給擠沒了，硬給它壓到原子核裡面裡去了，帶正電的質子和帶負電的電子中和了，全部都變成了中子，這玩意兒的質量是每一方釐米10億噸，堪稱超級無敵究極壓縮餅乾。

中子星的大小，比三峽大壩要稍微大那麼一點

而大於30個太陽質量的恆星，他們可能會先經歷超新星爆發，也可能就這麼無聲無息的坍縮，大部分最終將會化為一枚黑洞（一切事情都有例外也是一個常識，有些大恆星會炸的屍骨無存，不會留下任何天體，這就是下一個故事了）。黑洞其實不是洞，它也是一個天體，只不過黑洞的引力極強，任何東西都無法逃出它的引力範圍，所以它既然不會釋放任何東西，我們就用“黑”來形容它，因為黑不是一種顏色，而是能將所有光吸收的特性。

落入黑洞假想圖，黑色的不是黑洞本身，而是光無法逃出的引力邊界

計算和觀測之間好像差點東西

但其實在這件事情中藏著一個非常弔詭的問題，那就是我們找不到中子星和黑洞之間的平滑過渡，也就是在最大的中子星和最小的黑洞之間存在一段“真空地帶”，目前我們在宇宙中沒有找到任何一個符合條件的天體。

根據物理學計算，中子星的質量不能超過3倍太陽質量，超過這個數值，中子星的引力加速度將會超越光速，將任何物質都吸入其中，也就是化為黑洞，所以按照理論來看，我們應該可以在太空中觀測到一些天體，他們的質量剛好介於中子星和黑洞之間，那樣一定會觀察到非常有趣的天文現象。

可以看到2~5倍之間沒有已發現的天體

但事實情況是我們人類目前只找到過最大2.2個太陽質量的中子星和最小5個太陽質量的黑洞。而且這個數據是相當豐富的，我們能在天空中找到各種大小的中子星和黑洞，但唯獨找不到這個區間內的，這就讓天文學家感到非常困惑，我們要如何解答這個問題，就是當前天文學研究的熱門話題之一。

想的不全和看的不遠，究竟是誰？

現在的科學家面前有兩條路可走，要麼我們承認現在對於超新星爆發和黑洞的形成機制還有一定的誤解，或許宇宙中根本形成不了少於5個太陽質量的黑洞，為此我們需要添加更多的理論細節來自圓其說。

LIGO的樣子，一點都不像天文臺

相比之下，第二條方案就簡單的多，我們只需要大大方方地承認，之前人類的探測技術沒有辦法準確地捕捉到小於5個太陽質量的黑洞，之所以這麼說，是因為現在我們擁有了一臺更NB的設備：LIGO，它或許可以幫我們找到小型的黑洞。黑洞的發現之所以困難，是因為它本身不會發光，我們只能通過一些由它巨大引力所衍生出來的一些現象來判斷，比如吞噬周圍的物質，因物質掉落速度太快而急劇摩擦，發出光和熱。這就決定了黑洞越大越容易被觀測到，去年拍攝的那張黑洞照片，就是一個極大的黑洞，名叫m78，有65億個太陽那麼多！而那些極小的黑洞就在宇宙眾多的射線和光芒中泯然眾人了。

兩個大質量天體必然產生引力激盪

而LIGO就是這樣一臺極其靈敏的探測設備，雖然這個名字看上去非常陌生，但是說起有關於這臺設備的新聞，你們肯定都聽講過。2015年首次測到引力波時，還炒火了一個“引力波哥”（雖然實際上這個預言是愛因斯坦提出來的，和他半毛錢關係也沒有）。沒錯，引力波就是用它探測到的，現在這臺機器又做了升級，精度再次提高，我們可以用它來尋找天空中那些看不見的小小黑洞。

LIGO的原理，光干涉臂

具體怎麼做呢，難道黑洞會釋放引力波？當然不是，兩個黑洞或一個黑洞和一顆中子星，它們可以相互纏繞旋轉組成的雙星系統，兩個強大的引力源會向外釋放引力波，因此只要使用LIGO探測引力波，就可以知道離我們較近的雙星系統中有沒有這樣一顆小黑洞。

2019年8月14日，LIGO宣佈了一個疑似小型黑洞引力波的探測數據，雖然後續分析可能表明這是一顆與黑洞合併的中子星，而不是位於“真空地帶”區域的天體，但LIGO終於擁有了可以尋找小黑洞的能力卻已經相當明確了，希望它能在未來給我們帶來好消息，讓我們看到更深更遠的宇宙。

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