简述：科学家认为，在某些情况下，暗物质能够产生足够强大的引力波，使LIGO这样的设备能够探测到。
1916年，阿尔伯特·爱因斯坦发表了他的广义相对论，该理论建立了引力是时空组构的扭曲的现代观点。理论预测与引力相互作用的事物都会打破这个扭曲，并发出涟漪。
与引力相互作用的任何事物都会生成引力波。但仅仅最具有灾难性的宇宙事件才能够生成足够强，可以令我们观测到的引力波。现今观测者们已经开始常态化记录引力波，科学家们正在讨论暗物质是怎样的——只知晓其通过引力与其他物质相互作用——或许能发出足够强被发现的引力波。
时空毯
在宇宙中，空间和时间因为四维空间而总是被联系在一起。简单来说，你可以将时空看作是一个悬浮在地面上的毛毯。木星可能是毛毯上面的一根小香肠。太阳可能是一个网球。R136a1——已知最大的恒星——可能是一个40磅的实心球。
这些物体中的每一个都会压低它所在位置的毛毯：越重的物体会在毛毯上陷的越深。就像这些物体在毛毯上有不同的下陷一样，不同质量的物体在时空扭曲上有不同的影响。在时空中的“坑”就是引力场。
一个物体的引力场是会影响到其他物体的。其他物体可能会落入第一个物体的引力场并环绕其运动，例如月球环绕地球，地球环绕太阳。
或者，两个具有引力场的物体互相盘旋，越来越近，直到它们相撞。正因为这种情况的发生，它们会生成在时空中的涟漪——引力波。
引力波图示（图源：北京天文馆官网）
2015年9月14日，科学家们使用激光干涉引力波观测台（LIGO）做出了对引力波的首次观测，是两个巨大黑洞之间碰撞的部分发展过程。
自从首次观测后，LIGO合作项目——与一个运营着被称作为室女座的引力波观测仪的合伙人合作——已经从至少10个以上的黑洞并合和在2017年的首次两颗中子星间的并合中观测到引力波。
据认为，暗物质具有可见物质的五倍普遍度。它引力的影响遍布整个宇宙。科学家们认为他们已经决定性地观测到了由暗物质造成的引力波，但他们仍然在思考发生这种情况的许多其他方式。
原生黑洞
科学家们已经观测到了暗物质的引力影响，因此他们知道其肯定是存在的，或者说，至少有某些事物肯定能继续造成那些影响。但是到目前为止，他们仍未直接观测到暗物质粒子，因此他们无法准确地断定暗物质是什么样的。
有一种观点认为，暗物质中的一部分就是原生黑洞。
设想宇宙是一个极其巨大的培养皿。在这种设想下，宇宙大爆炸就是细菌开始生长的那个点。这个点迅速扩大，向外移动包含住培养皿的更大范围。如果生长有点略微的不规则，某些区域就会比其他区域更密集的充满着物质。
这些密集物质的所在位置——宇宙中大部分光子就在此处——或许由于它们自身的重力已经塌陷，形成了早期的黑洞。
人类史上首张黑洞照片
“我认为这是个有趣的理论，和一种新的粒子一样有趣，”纽约大学物理学助理教授，雅辛阿里·海穆德说。“如果原生黑洞真的存在，那将对超早期宇宙的状况有着极大的启示。”
通过引力波去了解黑洞的特性，LIGO或许能证明或约束此暗物质理论。
不像普通的黑洞一样，原生黑洞没有它们形成所需的最小质量临界值。例如，如果LIGO看到一个比太阳质量小的黑洞，那它或许就是个原生黑洞。
即使原生黑洞真的存在，也不确定它们是否占宇宙中暗物质的全部。但是，找到原生黑洞的证据仍将扩大我们对暗物质和宇宙如何形成的基础认知。
中子星扰动
暗物质似乎仅通过引力与普通物质相互作用，但是是以已知的粒子间相互作用的方式进行，理论学家认为暗物质也会与自身发生相互作用。
若这种情况存在，暗物质粒子可能会聚集到一起形成像中子星那样紧凑的暗物质体。
我们知道恒星会彻底“压下”它们周围的时空组构。若宇宙被紧凑的暗物质体所填满，那么会有这样的变化——至少某些暗物质最终会被普通物质恒星所缠住。
普通的恒星和暗物质体仅通过引力相互作用，以致它们两个同时存在也不用大惊小怪。但是任何恒星间的干扰——例如超新星爆发——会在正在形成的中子星和聚集的暗物质体之间产生嘎嘎作响的扰乱。倘若在我们银河系中发生这样的事件，那就会产生可探测到的引力波。
“我们非常了解中子星，”华盛顿大学物理学教授、核理论研究所高级研究员桑贾依·雷迪说。“如果伴随着引力波发生某些反常的事情，我们就可得知即有可能存在某些新生成的、包含着暗物质的事物。”
暗物质存在于我们太阳系的可能性很小。恰克·霍洛维茨，玛利亚·亚历山德拉·帕帕和雷迪分析了LIGO 的数据，在地球，木星和太阳范围内并未发现明显团状的紧凑暗物质体。
进一步的引力波研究将会给出紧凑的暗物质体的进一步约束条件。“约束条件很重要，”华盛顿大学物理学教授安·纳尔逊说道，“这些约束条件会准许我们证明现存在的理论，甚至会形成新的理论。”
轴子星
暗物质的另外候选人便是轴子。弗兰克·维尔切克参照它整理量子色动力学问题的能力，以一种品牌的清洁剂对其进行了命名。
科学家们认为，就像中子星一样，轴子也很可能会凝结成轴子星，仅由极其紧密的轴子物质组成。
“若轴子存在，那它们会像普通物质那样聚集到一起形成星体。”LIGO-室女座成员、物理学家蒂姆·迪特里希说。“我们不知道轴子星是否存在，而且我们也无法确定，直到发现我们模型的约束条件为止。”
若轴子星与中子星并在一起，科学家们或许也无法利用现有的设备辨别出它们俩的区别。代替的是，科学家们需要依靠伴随着引力波的电磁信号来鉴别出这种异常。
轴子也有可能在双黑洞系统或双中子星系统周围。倘若那些星体随后融合到一起，那么“轴子云”的改变在引力波信号下就会可见。第三种可能性就是轴子是通过星体间的并合被创造出来的，这是一种能够在信号中显示的活动。
这个月，LIGO-室女座合作项目者们开始了他们的第三次观测计划，有了一个新的提升目标，就是期望每周都会观测到一次并合事件。
引力波观测者们已经证明了在证实爱因斯坦的百年预测中他们的价值。但研究引力波会教导我们，这件事仍有许多。“对于科学而言，引力波就像一个全新的观念，”阿里-海穆德说，“全新的观念也就意味着在物理学中看待一切重大问题的全新方法。”
作者: Caitlyn Buongiorno
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