2017年，科學家第一次證實了引力波的存在，在“激光干涉引力波天文台”（LIGO）和引力波觀測領域做出決定性貢獻的三位物理學家也因此獲得當年的諾貝爾獎。如今，對引力波的探測仍在不斷帶來新的物理學成果，但也引出了更多的問題。
在中子星雙星系統形成的後期階段，巨星膨脹并吞沒中子星伴星，這一階段被稱為“共包層演化”（a）。包層的拋射使中子星處於一個近距離靠近包層剝離星的軌道上。該系統的演化取決於質量比。質量相對較小的剝離星會經歷額外的質量傳遞階段，使自身進一步剝離，同時使伴星加快自旋成為脈衝星，在銀河系中觀測到的中子星雙星系統和GW170817便是這種類型（b）。質量較大的剝離星不會如此膨脹，從而避免進一步剝離和被伴星吸收，最終形成如GW190425的雙星系統（c）。對於質量更大的剝離星，則會形成黑洞-中子星雙星系統，如GW200115 （d）
對引力波的探測也帶來了全新的挑戰，比如如何找出引力波產生的原因。這聽起來似乎是一個簡單的問題，但回答起來卻困難得多。近日，丹麥哥本哈根大學的研究團隊開發了一個恆星死亡的模型，他們認為該模型將有助於解釋一些以前無法解釋的發現，並提出在一個特定的星系中，大質量中子星的數量要比此前認為的多得多。
在物理學研究中，科學家經常會收集到一些似乎不符合當前科學理論的數據。例如，在LIGO第二次探測到引力波時，就出現了一些令人意想不到的數據。通常情況下，LIGO會記錄兩個大密度物體——比如黑洞和中子星——碰撞所產生的引力波，即時空漣漪。在LIGO第二次確定的記錄中（最初記錄於2019年，現在被稱為GW190425），數據所指向的引力波來源是兩顆正在合併的中子星，但它們的質量大得驚人。
在以往的觀點看來，常規的中子星是很難“看到”的。中子星通常是在超大質量恆星向內坍縮后才形成的，這一點與它們的“近親”黑洞相似。不過，它們偶爾也會形成脈衝星，這是宇宙中最引人注目的恆星形態之一。通常情況下，唯一能觀測到一個雙星系統（比如GW190425引力波信號的源頭）的條件是，該系統的兩顆恆星中有一顆是脈衝星，並與鄰近的常規中子星發生相互作用。然而，在已知的中子星雙星系統中，科學家並沒有找到具有足夠質量，同時又能匹配LIGO所探測信號的系統。
研究者認為，之所以缺少這樣的恆星，部分原因是較大的恆星在死亡時變成了黑洞，而不是中子星。然而，這些引力波信號的確來自正在合併的大質量中子星，而不是黑洞碰撞。那麼，是什麼導致了這些大型中子星的形成？為什麼它們沒有和脈衝星成對出現？
答案可能在於一類被稱為“剝離星”（stripped star）的恆星。這些星體也被稱為“氦星”，它們只在雙星系統中形成，其氫外殼會被系統中的另一顆恆星推開，留下一個純氦內核。研究小組對這類恆星進行了模擬，試圖了解它們在超新星爆發後會發生什麼。這取決於兩個因素，一是剩餘內核的質量，二是超新星爆炸的強度。
研究小組通過恆星演化模型發現，對於氦星而言，其部分氦外層會在超新星爆炸中被拋出，使恆星質量降低至無法演變為黑洞的程度。這或許可以解釋大質量中子星的起源，但它們為什麼在帶有脈衝星的雙星系統中不那麼明顯呢？
回答這一問題，我們需要了解雙星系統中的一個標準過程——質量傳遞。通常情況下，雙星系統中的一顆恆星會有部分物質流向另一顆質量更大的恆星，這個過程就被稱為質量傳遞。在中子星系統中，這種質量傳遞有時會使中子星加快自旋，成為脈衝星。然而，恆星的氦核越大，發生質量傳遞的可能性就越小。因此，對於形成大質量中子星的系統，不太可能最終演變成一個帶有脈衝星的雙星系統；這些中子星更有可能保持自己的質量，而不是將質量轉移到它們的伴星上，使後者成為脈衝星。
LIGO所獲得的其他數據也支持這一理論。在宇宙中，大質量中子星的合併似乎與質量相對較小的中子星與脈衝星的合併一樣常見。由大質量中子星所組成的雙星系統是可能存在的，只不過通常的探測方法無法“看見”它們。不過，在LIGO的幫助下，我們至少可以探測到這些系統何時發生了合併，這是朝着真正了解它們邁出的重要一步。