我們都知道，暗物質(zhì)是宇宙中最神秘的成分之一，它占據(jù)了大約85%的物質(zhì)。但是，我們對暗物質(zhì)的本質(zhì)知之甚少，只能通過它對可見物質(zhì)的引力作用來探測它。目前，有許多實(shí)驗(yàn)在尋找暗物質(zhì)與普通物質(zhì)之間的非引力相互作用，但是都沒有發(fā)現(xiàn)任何明確的信號。這可能意味著暗物質(zhì)非常重，非常穩(wěn)定，并且與普通物質(zhì)的相互作用非常微弱。

如果暗物質(zhì)真的是這樣的話，那么它可能會對一些特殊的天體產(chǎn)生重要的影響，比如中子星。中子星是一種非常致密的恒星殘骸，由大量的中子緊密堆積而成。由于中子星有很強(qiáng)的引力場，它們可以從銀河系的暗物質(zhì)暈中捕獲暗物質(zhì)粒子，并且讓它們在內(nèi)部沉積。如果暗物質(zhì)粒子足夠重，并且與中子有足夠強(qiáng)的相互作用，那么它們就可以轉(zhuǎn)化為能量，并且產(chǎn)生一個(gè)小黑洞。這個(gè)小黑洞會吞噬中子星，并且最終形成一個(gè)低質(zhì)量的黑洞。

這種情況可能會發(fā)生在銀河系中心附近，因?yàn)槟抢锏陌滴镔|(zhì)密度非常高。事實(shí)上，有人觀察到銀河系中心缺少老年脈沖星，這可能是因?yàn)樗鼈儽话滴镔|(zhì)轉(zhuǎn)化為黑洞了。當(dāng)然，也有其他可能的解釋，比如脈沖星信號被遮擋或者衰減了。

那么，我們怎么樣才能檢驗(yàn)這個(gè)假設(shè)呢？一個(gè)可能的方法是利用引力波探測器來尋找低質(zhì)量黑洞的并合事件。引力波是時(shí)空彎曲產(chǎn)生的波動(dòng)，它可以由兩個(gè)密集天體（比如黑洞或者中子星）圍繞彼此旋轉(zhuǎn)并且最終合并時(shí)產(chǎn)生。目前，有幾個(gè)引力波探測器在運(yùn)行，它們可以探測到不同頻率范圍內(nèi)的引力波信號，并且可以估計(jì)出信號源的位置、距離和質(zhì)量等參數(shù)。

如果銀河系內(nèi)部有很多低質(zhì)量黑洞，并且它們與其他黑洞或者中子星形成雙星系統(tǒng)，并且最終合并，那么我們就有可能在引力波探測器中看到這些事件。根據(jù)研究人員的估計(jì)，如果暗物質(zhì)粒子是玻色子，并且與中子有交叉截面大于10^-47 cm2的相互作用，并且其質(zhì)量在GeV到PeV之間（或者能夠形成玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)），那么LIGO O3運(yùn)行期間（2019-2020年）應(yīng)該能夠探測到至少一個(gè)低質(zhì)量黑洞并合事件。如果暗物質(zhì)粒子是費(fèi)米子，并且與中子有交叉截面大于10^-46 cm2的相互作用，并且其質(zhì)量在10^3 PeV左右，那么LIGO O3運(yùn)行期間應(yīng)該能夠探測到至少十個(gè)低質(zhì)量黑洞并合事件。

然而，LIGO O3運(yùn)行期間并沒有探測到任何低質(zhì)量黑洞并合事件。這意味著我們可以用這個(gè)結(jié)果來限制暗物質(zhì)與中子的相互作用強(qiáng)度。當(dāng)然，這個(gè)限制還依賴于一些不確定的因素，比如暗物質(zhì)的分布、中子星的形成率和壽命、以及引力波探測器的靈敏度等。但是，如果我們假設(shè)一些合理的先驗(yàn)條件，那么我們就可以得到一些有意義的限制。

當(dāng)然，這些限制還有很大的改進(jìn)空間。如果引力波探測器能夠提高靈敏度，并且觀測更長的時(shí)間，那么就有可能探測到更多的低質(zhì)量黑洞并合事件，或者給出更強(qiáng)的限制。研究人員預(yù)測，到本世紀(jì)末，LIGO將能夠探測到交叉截面為10^-50 cm2的玻色子暗物質(zhì)，或者探測到交叉截面為10^-49 cm2的費(fèi)米子暗物質(zhì)。這將是一個(gè)非常令人興奮的結(jié)果，因?yàn)樗鼘⒄故境鲆Σㄌ綔y器作為暗物質(zhì)探測器的巨大潛力。

總之，我們可以看到，引力波和暗物質(zhì)是兩個(gè)非常有趣的物理領(lǐng)域，它們之間有著緊密的聯(lián)系。通過利用引力波探測器來尋找低質(zhì)量黑洞并合事件，我們可以測試一種簡單而又難以探測的暗物質(zhì)模型：重、穩(wěn)定、非湮滅、與中子微弱相互作用的暗物質(zhì)粒子。這種方法不僅可以給出一些有力的限制，而且還有可能發(fā)現(xiàn)新的物理現(xiàn)象。