GW190521：天文學家探測到有史以來最大規模的兩個黑洞碰撞事件
來源：桑間濮上網
時間：2025-12-08 07:59:58
GW190521：天文學家探測到有史以來最大規模的兩個黑洞碰撞事件
（神秘的地球uux.cn報道）據cnBeta：天文學家可能已經探測到了有史以來發現的最大規模的兩個黑洞碰撞事件，這發生在大約70億年前，到有大規但是史最事件其跡象才剛剛到達我們面前。這一災難性事件為研究人員提供了一個近距離觀察位置，黑洞見證了宇宙中最難以捉摸天體之一的碰撞誕生。這場遙遠的天文探測表演包括兩個主要角色：一個黑洞的質量大約是我們太陽的66倍，另一個黑洞的到有大規質量大約是我們太陽的85倍。這兩個黑洞緊緊地靠在一起，史最事件每秒圍繞著彼此快速旋轉數次，黑洞最終在劇烈的碰撞能量爆發中撞在一起，給整個宇宙帶來了沖擊波。天文探測它們合并的到有大規結果產生一個單一黑洞，質量大約是史最事件我們太陽的142倍。
這樣的黑洞發現對天文學家來說可能是個大發現。到目前為止，碰撞科學家們已經能夠探測和間接觀察到兩種不同大小范圍的黑洞。較小的種類是我們太陽質量的5到100倍之間。在光譜的另一端，則是超大質量黑洞，于星系中心的那種黑洞，其質量是我們太陽質量的數百萬倍和數十億倍。古往今來，科學家們一直在試圖找出介于兩者之間的黑洞，即所謂的“中間質量黑洞”，它們的質量從太陽的100倍到1000倍不等。天文學家確信這種黑洞一定存在，但一直沒有找到任何直接證據證明它們的存在。麻省理工學院LIGO實驗室研究引力波的助理教授Salvatore Vitale表示：“人們找不到任何中間黑洞，這一直是個令人困惑的問題。它們是具有幾十個太陽質量的黑洞和數百萬個太陽質量的黑洞之間缺失環節，人們在這兩者之間找不到任何東西，這總是有點令人費解。”
今天在《物理評論通訊》和《天體物理學雜志通訊》雜志上詳細介紹了這一發現，我們可能首次發現了一個中等質量黑洞的誕生。關于超大質量黑洞如何變得如此之大的一種理論是，較小的黑洞一次又一次地合并，合并到它們變得巨大。但如果是這樣的話，宇宙中的某處一定會有中間黑洞。這就是為什么天文學家一直在廣泛地尋找這些，因為它們將有助于解決這個難題。為了探測這種黑洞之舞，科學家測量了合并產生的微小沖擊波。當像黑洞這樣令人難以置信的巨大物體合并時，它們會扭曲空間和時間，在宇宙的結構中產生漣漪，以光速從事件中向外射出。這些漣漪被稱為引力波，當它們產生時是巨大的，但當它們到達我們的星球時，卻非常微弱，而且非常難以探測。
由于美國和意大利的天文臺，科學家們已經非常擅長探測這些微小的引力波。這些被稱為LIGO和Virgo觀測站是專門用來探測這些來自大災變合并的無限小波。自從LIGO在2015年首次探測到引力波以來，天文臺已經積累了令人印象深刻的成果，探測到了大約67次黑洞、中子星以及黑洞與中子星的合并。今天公布的探測結果也是LIGO和Virgo觀測站發現的最遠一次合并，波及到我們需要70億年。這個名為GW190521的事件是在2019年5月21日探測到的，它非常微弱，很容易被錯過。LIGO和Virgo的探測器只接收到了來自合并的四個小波，這些擾動只持續了十分之一秒。科學家們在處理這些數據時，使用了四種不同的算法來尋找這些波動，最終讓他們能夠精確地確定合并的質量，以及釋放了多少能量。
相關報道：引力波探測器發現迄今最強黑洞合并事件
（神秘的地球uux.cn報道）據中國科學報（袁柳）：引力波探測器探測到了天文學家未曾想到的驚人發現——迄今為止我們所知的最大規模的黑洞合并事件。9月2日，《物理評論快報》和《天體物理學期刊快報》分別上線文章，介紹了這項發現。
此次黑洞合并最早被發現于2019年5月21日，合并產生的引力波被美國激光干涉引力波天文臺（LIGO）和意大利室女座干涉儀（Virgo）探測到，合并事件被命名為GW190521。
兩個探測器感應到了黑洞合并產生的最后四個波紋，波紋頻率在一百毫秒內從30赫茲升至80赫茲。根據探測到的引力波，天文學家可以估算黑洞質量。此次合并事件中，兩個黑洞的質量分別是太陽的85倍和66倍，合并后形成的新黑洞質量接近150個太陽。
按現有理論，如此質量級別的黑洞不太可能發生合并。一顆大恒星的坍縮會導致黑洞的形成，而由恒星坍縮形成的黑洞，其太陽質量不會在65~120之間。因為恒星即將壽終正寢時，熾熱的核心會觸發氧核爆炸聚變，導致整個星球被撕裂。此外，大型黑洞的合并往往更早發生，不會被探測器發現。
為了解釋這一探測結果，研究人員推測，大爆炸發生后不久，原始黑洞會自發演變出一批黑洞，這些黑洞規模大小不一。而黑洞之所以足夠大，是因為它們早期已經發生過合并事件。
通常第一次黑洞合并發生后，新的黑洞會被先前產生的引力波踢出原本所在的星團。新黑洞停留在可能發生二次合并區域的情況非常罕見。不過，天文學家推測，如果黑洞都處在擁擠的銀河系中心，合并事件發生的概率更大，因為那里有足夠大的重力，可防止反沖物體射出。
此次合并事件發生的具體星系尚未確定。但合并發生大約一個月后，研究人員在大致相同的區域追蹤到一次類星體的耀斑，這可能是合并事件引起的。
這是兩臺引力波探測器今年第二次探測到非常規的黑洞合并事件。6月，科學家利用探測器發現了一個太陽質量為2.6的黑洞。通常這一量級的天體不會被認為是黑洞，因為太輕了，但將之定義為中子星的話，量級又太大。
相關論文信息：
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.101102
https://doi.org/10.3847/2041-8213/aba493
