兩個巨大的黑洞合并并形成一個更大的黑洞，為天體物理學家提供了迄今為止探測到的最大引力波尖峰，這是一次時空震動碰撞產生的波能，相當于八個太陽。國家科學基金會的激光干涉引力波天文臺 (LIGO) 和 Virgo 探測器于 2019 年 5 月 21 日捕獲了這個神秘信號，這是一次具有巨大影響的短暫震動。

GW190521，正如信號所標記的那樣，只持續(xù)了不到十分之一秒。然而，這低估了它到達地球的過程，因為科學家們認為它是由距離我們星球大約 5 千兆秒差距的黑洞合并產生的。

研究人員計算出，這會發(fā)生在宇宙年齡大約一半的時候，從而使 GW190521 成為迄今為止探測到的最遙遠的引力波源之一的結果。他們認為它是由兩個螺旋在一起的黑洞最終碰撞產生的，它們的質量分別是太陽質量的 85 倍和 66 倍。由此產生的黑洞有大約 142 個太陽質量。

它還釋放出一股能量，大約相當于 8 個太陽質量，以引力波的形式在時空結構中波動。法國國家科學研究中心 (CNRS) 研究員、處女座團隊成員納爾遜·克里斯滕森 (Nelson Christensen) 表示，“這是 LIGO 和處女座觀測到的最大信號。”

黑洞的不同尋常之處在于，它們既沒有我們迄今為止所熟悉的那么小，也沒有那么大。到目前為止，我們已經知道了恒星質量的黑洞和超大質量的黑洞。前者是在大質量恒星死亡時產生的，通常小于幾十個太陽質量。后者的質量是數(shù)百、數(shù)千甚至數(shù)十億個太陽質量。

然而，這些碰撞的黑洞屬于中等質量范圍，這是第一次發(fā)現(xiàn)這樣的例子。它與當前關于黑洞如何產生的理論之一背道而馳，即所謂的“對不穩(wěn)定性質量差距”，該理論曾表明坍縮的恒星應該無法產生大約 65 到 120 個太陽質量之間的黑洞。

盡管已經有一些可能的理論，但研究人員接下來將弄清楚是什么導致了 85 個太陽質量的黑洞。例如，分層合并可能意味著兩個前身黑洞本身是兩個更早的、較小的黑洞合并的結果?；蛘?，它可能是更具開創(chuàng)性的東西，引力波的其他來源可能包括宇宙在大爆炸后經歷暴脹后產生的“宇宙弦”的共振。

“自從我們第一次打開 LIGO 以來，我們自信地觀察到的一切都是黑洞或中子星的碰撞，”加州理工學院物理學教授、LIGO 團隊成員艾倫·韋恩斯坦 (Alan Weinstein) 解釋說。“這是我們的分析允許該事件不是此類碰撞的可能性的一個事件。盡管這一事件與來自異常巨大的雙黑洞合并事件一致，并且不贊成其他解釋，但它正在推動我們信心的界限。這可能使它非常令人興奮。因為我們一直都希望有一些新的、意想不到的東西，這可能會挑戰(zhàn)我們已經學到的東西。本次活動有可能做到這一點。”

下一個挑戰(zhàn)是試圖識別更多中間黑洞，這可能表明它們的存在并不像先前存在的理論所允許的那樣罕見。今天發(fā)表的一篇論文包括對這一發(fā)現(xiàn)更廣泛的天體物理學影響的進一步調查。