【正见新闻网2020年09月07日】
图：恒星黑洞合并形成中型黑洞概念图。Credit: LIGO/Caltech/MIT/R. Hurt (IPAC)
科学家探测到来自极为久远时代的两个黑洞碰撞的信号。这两个黑洞碰撞产生了一个新的黑洞，而新黑洞的质量前所未见。
研究团队成员之一的美国加州理工学院(California Institute of Technology)的Alan Weinstein教授说：“这是自宇宙大爆炸以来人类观测到的最大的一次爆炸。”
黑洞是极为致密的天体，其引力强大到甚至连光都不能够逃离。目前天文学家一般只看到两种大小的黑洞：一种被称为恒星黑洞，是在恒星坍塌时形成的，大小相当于一个小城市；另一种是超大质量黑洞，它们质量高达数百万甚至数十亿个太阳质量，整个星系都围绕它旋转。
根据天文学家的计算，介于两者之间的中型黑洞不可能由恒星坍塌产生，因为太大的恒星实际上会消耗掉自身质量，不会坍塌留下黑洞。
法国国家科学研究中心的物理学家Nelson Christensen指出，恒星坍塌不会产生比我们太阳质量大70倍的恒星黑洞。
然而在2019年5月，LIGO和Virgo两个引力波探测器探测到一个信号，是来自两个大型恒星黑洞的相互碰撞。一个是太阳质量的66倍，另一个是太阳质量的85倍。碰撞的结果是目前已知的首个中型黑洞，其质量是太阳质量的142倍。
黑洞碰撞中损失的大量能量以引力波的形式出现。引力波是一种以光速传播的时空波纹。探测器使科学家能够把引力波转化为音频信号，所以科学家实际上听到了碰撞。
黑洞碰撞合并的剧烈过程只产生了一个持续十分之一秒的引力波信号。Weinstein教授说：“这听起来就像沉闷的重击声。在扬声器上听起来确实不怎么样。”
然而这个不怎么动听的信号却是前所未有的。这次黑洞碰撞事件发生在大约70亿年前，当时的宇宙还只有目前年龄的一半。之所以信号直到现在才被发现，是因为碰撞发生的距离很远。
科学家在以前观察到的黑洞相撞都是较小黑洞的碰撞，即使是合并后的黑洞也没有超过典型的恒星黑洞的大小。
Christensen教授指出，科学家们仍然不知道星系中心的超大质量黑洞是如何形成的，而新发现可能提供了线索。也就是较小的黑洞可能合并变成更大的黑洞，进一步合并就能变得更大。
Weinstein和Christensen教授都认为，这次黑洞碰撞涉及的两个黑洞中较大的一个可能是更早时间黑洞合并的结果。
美国巴纳德学院(Barnard College)的Janna Levin教授说：“可以想象，这对黑洞的形成方式完全不同。它们可能处于一个遍布死亡恒星的系统中，这使得一个黑洞在掠过时可以捕获另一个黑洞。”
另一方面，科学家们还无法完全解释一个黑洞将如何遇到如此多的其它黑洞，以合并变成超大质量黑洞。相反，可能是在大爆炸之后立即形成了超大质量的黑洞。
这项新研究发表于2020年9月2日的《物理评论快报》和《天体物理期刊》杂志上的两篇论文上。