宇宙充满了“不可能”的黑洞。现在科学家知道了原因

# 宇宙中充满了“不可能”的黑洞，现在科学家终于知道原因了 来源：https://www.wired.com/story/the-universe-is-full-of-impossible-black-now-scientists-know-why/ 一个国际天体物理学家团队发现了证据，表明宇宙在回收黑洞（https://www.wired.com/tag/black-holes/），将它们合并成更大的黑洞。近年来记录的引力波（https://www.wired.com/story/evidence-of-low-frequency-gravitational-waves/）显示，星团中一些最重的黑洞明显带有“第二代”黑洞的痕迹——它们来自过去的碰撞——因此不可能起源于大质量恒星的坍缩。 ## 不可能的黑洞 恒星演化理论解释，在最巨大恒星的寿命末期，其核心会压缩成一个密度极高的点，以至于将时空弯曲至无穷。这就是经典的黑洞，质量在太阳的10到40倍之间。此外，还有位于星系中心的超大质量黑洞，质量可达数百万或数十亿倍太阳质量，其起源与宇宙极早期发生的过程有关。 在这两个极端之间，存在一个备受争议的类别：质量在40到100倍太阳质量之间的黑洞。它们太重，无法在恒星死亡后诞生，但又未达到从巨大物质云坍缩中形成的必要尺寸。传统恒星物理学认为它们是“不可能”的，然而在探测中却频繁出现。 图片可能包含：黑洞、天文学、星云、外太空、人物、夜晚、户外和银河系。 一个“正常”大小的黑洞，孤立于太空中。 图片提供：太空望远镜科学研究所公共外联办公室 天体物理学家提出，这些巨大的黑洞可能由两个或多个更小的超致密天体合并而成。这个想法看似合理，但需要证据。直到相对较近的时期，还没有办法获得这个证据。 接着，引力波探测器登场了。这些仪器利用激光来测量由极密度天体碰撞所产生的时空微扭曲。2015年的首次探测确认了一次黑洞间的合并。自那以后，每一个新信号都让科学家对这些结构有了更好的描述，并揭示出这种碰撞发生的频率远高于之前的想象。 ## 第二代标志 这项发表于本月《自然·天文学》（https://www.nature.com/articles/s41550-026-02847-0）的研究，分析了由全球三大领先天文台产生的引力波瞬变目录。数据库包含了153个可靠的黑洞合并探测。其中，34个对应于特别重的天体。 通过比较所有信号，研究团队识别出两个不同的群体。较轻的黑洞（质量约40倍太阳质量以下）显示出微小且对齐的自旋，正如从恒星坍缩诞生的天体所预期的那样。但到了某个临界点（约45倍太阳质量以上），一个完全不同的群体出现了：更重的黑洞，高速自旋且方向混乱——这种统计特征只有在天体已经参与过上一次合并时才会出现。 “这正是你预期在密集星团中反复合并的黑洞所会表现出的特征，”该研究的合著者伊泽贝尔·M·罗梅罗-肖在一份来自卡迪夫大学的声明（https://www.cardiff.ac.uk/news/view/3043715-biggest-black-holes-built-up-in-busy-star-clusters-after-series-of-violent-merging-events,-research-finds）中说道。 到目前为止，研究人员还没有直接观测到任何一个这样的“不可能”黑洞。它们不像超大质量黑洞那样出现在X射线或可见光谱中。然而，它们的碰撞会振动时空，而这种振动揭示出的质量是恒星物理学无法解释的。 这项研究表明，最重的黑洞是“建造”出来的，而非“诞生”的。它们源自前几代碰撞的累积，在宇宙中最密集的环境中组合而成。 *这个故事最初发表在WIRED en Español（https://es.wired.com/articulos/el-universo-esta-lleno-de-agujeros-negros-imposibles-ya-sabemos-por-que）上，并已从西班牙语翻译。*