天文學家探測到的黑洞之間創紀錄的碰撞

二黑洞在一次可能會徹底改變我們對黑洞成長。

它以 2023 年 11 月 23 日記錄的日期命名為 GW 231123，是最大的黑洞collision 的 Collision 中，生成一個對象重于 225 個太陽.

以前，最大質量的黑洞碰撞會產生一個物體質量是太陽的 142 倍.

令人難以置信的是，參與碰撞的每個黑洞都比由單個恒星核心形成的黑洞的質量上限重——這表明這兩個黑洞都可能參與了之前的碰撞。

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“這是我們觀測到的最大質量黑洞雙星引力波，它對我們對黑洞形成的理解提出了真正的挑戰。天文學家和物理學家 Mark Hannam 說英國卡迪夫大學。

“如此大質量的黑洞在標準的恒星演化模型中是被禁止的。一種可能性是，這個雙星中的兩個黑洞是通過較小的黑洞的早期合并形成的。

引力波天文學始于 2015 年，當時 LIGO 干涉儀檢測到兩個極端天體合并合二為一時，在時空中傳播的引力波紋發出的微弱信號。從那時起，Virgo 和 KAGRA 設施加入了 LIGO，從宇宙中碰撞的黑洞對中收集了大約 300 個信號。

天文學家可以分析和梳理這些信號，利用漣漪來確定構成它們的黑洞的特性。

這就是它真正酷的地方：小黑洞在太空中真的很難找到，因為它們不會發出可探測的光。通過收集有關合并的數據，天文學家正在收集有關黑洞現實的數據。

圍繞這些高密度天體的大部分研究必然是理論上的。我們知道，較小的黑洞（與質量數百萬個太陽的超大質量黑洞相反）是成為超新星的大質量恒星的殘骸，它們的核心在引力作用下坍縮形成如此密集的物體，以至于光線無法逃脫它們的引力控制。

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然而，這種形成機制可以產生的黑洞大小有一個上限——因為超過一定重量時，恒星會以所謂的對不穩定超新星這完全抹去了核心。我們不確定這個極限是什么，但它可能低至 40 左右的太陽質量，也可能高達 60 左右。

我們已經發現了黑洞超過這個重量限制的證據。那次 142 次太陽質量合并涉及質量是太陽 66 倍和 85 倍的黑洞。但 GW 231123 相當引人注目地提高了賭注。

此外，參與此次事件的兩個黑洞都旋轉得非常快，非常接近理論極限，研究人員說.這讓信號變得相當復雜——但它也可能是關于黑洞歷史的線索。當兩個黑洞結合時，產生的單個物體應該具有更快的自旋速度，科學家們擁有這一特性建議作為工具用于確定黑洞是否是先前合并的產物。

需要進一步的分析才能解開 GW 231123 的所有復雜性，但該事件可能會驗證關于黑洞如何形成的科學理論。這也可能是關于超大質量黑洞如何生長的巨大線索，因為我們不知道它們是如何從質量與恒星相當的物體變成整個星系圍繞旋轉的巨大龐然大物的。

“社區需要數年時間才能完全解開這種錯綜復雜的信號模式及其所有影響，”物理學家 Gregorio Carullo 說英國伯明翰大學。“盡管最可能的解釋仍然是黑洞合并，但更復雜的情況可能是破譯其意外特征的關鍵。激動人心的時刻即將到來！

該團隊的調查結果將在第 24 屆廣義相對論與引力國際會議和第 16 屆 Edoardo Amaldi 引力波會議.

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