科学家探测到有史以来最大的黑洞合并，并产生了一个225倍于太阳的怪物

艺术家对两个黑洞合并的渲染。（图片来源：AiVreaaStii/pixabay）

（蜘蛛网eeook.com）据美国生活科学网站（Ben Turner）：科学家们已经探测到有史以来最大的黑洞合并——两个巨大的时空破裂螺旋式地相互碰撞——这可能是宇宙中最难以捉摸的黑洞类型的证据。

这次合并发生在我们银河系的郊区，产生了一个质量大约是太阳225倍的黑洞。

这几乎是之前记录保持者的两倍，之前的记录保持者创造了一个质量约为142个太阳的最后一个黑洞。LIGO Virgo KAGRA（LVK）合作发现了新的碰撞，这是一个由四个探测器组成的小组，可以从尾迹中溢出的引力波中识别出灾难性的宇宙事件。引力波是时空结构中的涟漪，由阿尔伯特·爱因斯坦首次预测存在，并于2015年被LIGO证实。由于他们的突破性发现，参与这项研究的物理学家在2017年获得了诺贝尔奖。

但科学家们最感兴趣的是这两个黑洞的质量：大约是太阳的100倍和140倍。与之前的探测一样，这些大小的黑洞落入了一个“质量差距”，挑战了关于时空破裂形成的传统智慧。研究人员将于7月14日至18日在苏格兰格拉斯哥举行的第24届广义相对论与引力国际会议（GR24）和第16届Edoardo Amaldi引力波会议上展示他们的发现。

威尔士卡迪夫大学物理学教授、LVK合作组织成员马克·汉南告诉《生活科学》杂志：“我们预计大多数黑洞是在恒星死亡时形成的——如果恒星足够大，它就会坍缩成黑洞。”。“但对于真正的大质量恒星，我们的理论认为坍缩是不稳定的，大部分质量在超新星爆炸中被炸走，黑洞无法形成。”

他补充道：“我们预计黑洞的质量不会在太阳的60到130倍之间形成。”。“在这一观察中，黑洞似乎位于这个质量范围内。”

黑洞是由巨星的坍缩产生的，并通过吞噬气体、尘埃、恒星和其他黑洞而生长。目前，已知的黑洞分为两类：恒星质量黑洞，质量从太阳的几倍到几十倍不等；以及超大质量黑洞，其质量大约是太阳的10万到500亿倍。

然而，那些落入这两个质量范围之间的黑洞，被称为中等质量黑洞，在物理上无法从直接的恒星坍缩中形成，因此仍然非常罕见。尽管如此，它们存在的迹象还是被发现了，这促使天体物理学家假设这些黑洞是通过与其他大小相似的黑洞合并而生长的。

这一合并的证据于2023年11月23日出现，当时路易斯安那州和华盛顿州的激光干涉仪引力波天文台（LIGO）探测器通过了两个微小的时空扭曲。这两个探测器——每个探测器都有两个2.5英里长（4公里）的L形臂，其中包含两个相同的激光束——的设计是，如果引力波穿过地球，探测器一个臂中的激光将被压缩，而另一个臂则会膨胀，从而使光束的相对路径长度发生微小变化。

到达探测器的信号很复杂，来自两个快速旋转的高质量黑洞。天文学家通常通过模拟来自不同类型黑洞双星系统的信号来分析黑洞合并，然后将其与他们看到的任何新信号进行匹配。

但要使这项技术发挥作用，模型必须精确，当黑洞快速旋转时，爱因斯坦的方程更难求解（因此精度较低）。

汉南说：“GW231123中的黑洞似乎高度旋转，我们的不同模型给出了不同的结果。”。“这意味着，尽管我们确信黑洞非常大，但我们并没有特别准确地测量质量。例如，较小黑洞的可能质量跨越了整个质量间隙。”

为了让科学家更好地计算这些质量，这些模型必须改进，这可能需要对类似的高自旋合并进行更多的观察。

这种检测是可能的；自2015年第一次运行开始以来，LIGO、Virgo和KAGRA引力波探测器已经发现了300次合并，仅第四次运行就发现了200次合并。然而，由美国国家科学基金会资助的LIGO正面临特朗普政府的预算削减，这可能会关闭一个探测器，使目前的探测“几乎不可能”，该设施的主任David Reitze说。