北京
來源：環球網
科技日報記者 劉霞
英國卡迪夫大學科學家領導的國際團隊的最新研究揭示，目前引力波探測到的宇宙中質量最大的黑洞，并非直接誕生于恒星的坍縮。這些宇宙“巨獸”，其實是在稠密的星團中，通過一系列反復而劇烈的碰撞，一步步合并形成的。相關研究論文發表于新一期《自然·天文學》雜志。
團隊分析了LIGO-Virgo-KAGRA合作組織發布的引力波瞬態目錄4.0版（GWTC-4），其中包含153個足夠可靠的黑洞合并探測事件。團隊想驗證一個想法：GWTC-4中那些最重的黑洞，會不會是“第二代黑洞”？所謂第二代黑洞，是指早期黑洞合并后，其產物在星團致密的核心再次參與合并，從而形成的更大黑洞。在這樣的星團里，恒星密度可比太陽附近高出上百萬倍。
在引力波數據里，團隊識別出了兩種截然不同的黑洞：一種是契合普通恒星坍縮特征的低質量黑洞；另一種則是質量高得多的黑洞，它們的自旋特征，與密集星團中分層合并的預期結果完全吻合。
那些低質量黑洞通常轉得較慢，而高質量黑洞旋轉更快，且方向顯得隨機。這恰恰就是黑洞在密集星團中反復合并時，科學家所能期待看到的標志性特征。
這項研究還為黑洞“質量禁區”提供了迄今最有力的證據。所謂質量禁區，指的是超大質量恒星會以災難性爆炸的方式終結一生，而不是靜靜坍縮成一個黑洞，即特定質量區間的黑洞幾乎不可能由恒星死亡直接形成。
團隊發現，一般45倍太陽質量以上的黑洞，很難用恒星直接塌縮形成來解釋，如果這些黑洞已經歷過密集星團的早期合并過程，則可以解釋得通。
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