科学|不该存在”的黑洞出现，震撼整个天体物理学界，它为何不该存在
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70亿年前 ， 宇宙的年龄只有今天的一半时 。
70亿光年处 ， 两个黑洞发生合并 ， 发出撼动全宇宙的引力波 ， 引力波撼动宇宙深空 ， 在2019年5月21日到达地球 ， 这一事件被标记为GW190521 。 虽然这可能只是宇宙时空中稀松平常的一件事 ， 虽然在地球天文台监测设备持续不到不到十分之一秒 ， 但它包含的有关合并的黑洞的信息 ， 却震撼了整个天体物理学界 。
经过计算 ， 参与合并的两个黑洞的质量分别是太阳质量的66和85倍 ， 由此产生的黑洞有142个太阳质量 ， 在此之前人类物理学认为不可能出现这样的黑洞 。
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根据爱因斯坦的质能方程E = mc ^ 2 ， GW19052释放出的能量 ， 相当于大约八个太阳的质量 。 这意味着大约八倍太阳质量作为物质湮灭 ， 迸发出引力波 ， 撼动时空 ， 以至于在70亿光年外的地球仍可探测到引力波 。 因此 ， GW190521不仅是迄今为止引力波探测器记录的最大规模的事件 ， 也是最遥远的事件 。
不应存在的怪物
黑洞是恒星死亡后形成的致密天体 ， 但是并不是所有的恒星死亡都会留下黑洞 。
黑洞大小各不相同 ， 恒星质量的黑洞的范围从数个到数十个太阳质量 ， 而超大质量的黑洞的范围从数十万到数十亿个太阳质量 。 当重力超过恒星中心核聚变反应产生的力时 ， 恒星质量黑洞就会形成 ， 从而使恒星向内坍塌 。
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但是传统理论认为 ， 恒星坍缩不应在太阳质量介于65和120之间产生黑洞 。
那是因为在恒星生命的尽头 ， 一定质量范围 ， 当一颗垂死的恒星内核非常致密时 ， 其中心变得如此炽热 ， 以至于它们开始将光子转换成成对的粒子和反粒子-这种现象称为成对不稳定性 。 这会导致在重力作用下不能坍塌成黑洞 。
取而代之的是 ， 经历“成对不稳定性超新星” ， 爆炸 ， 会在几秒钟内灰飞烟灭 ， 不留下任何痕迹 。
新一代的黑洞 ， 或更奇特的东西？
既然在65至120太阳质量之间不应有任何黑洞 ， 那么它是如何出现的呢？
科学家认为 ， 两个参与合并的黑洞中较大的一种很可能在此之前是两个相应较小黑洞合并的结果 。
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科学家推测 ， 85个太阳质量的黑洞应该是第二代黑洞 ， 是在两个较小的洞合并形成 ， 也可能是两颗恒星合并并保持其中一颗恒星核心的结果 。 但是对于假定的大黑洞 ， 还有其他可能的起源故事 。 也许它始于一个孤立的双星系统 。 在第一颗恒星坍缩成黑洞后 ， 它可能是通过从其伴星中剥离物质而生长的 。 后来 ， 第二颗恒星也将坍缩 ， 然后最终两颗星将碰撞并合并 ， 从而在整个时空范围内传递引力波 。
只有在有很多黑洞的非常密集环境中 ， 才会发生这种情况 。 除此之外 ， 它们的自旋没有对齐似乎也印证这种情况 。
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当两颗恒星形成两个黑洞时 ， 引力起到协调作用 ， 使每个黑洞与其伙伴保持一致 。 黑洞的旋转方向应与彼此绕轨道旋转的方向相同 ， 就像月球绕其自身轴沿与地球旋转方向相同的方向旋转一样 。 GW190521两个黑洞的错位旋转也暗示着引力在合并之前并没有太多时间来协调 。
这表明它们最初并没有在一起形成 ， 而是生活在一个充满其他黑洞的环境中 。
黑洞直接由恒星塌陷产生的物理原理已经广为人知 ， 因此科学家需要如何形成黑洞的新理论 。
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这两个黑洞是从恒星死亡时产生的恒星质量黑洞中生长出来的 ， 还是通过未知的方式出生？黑洞是在宇宙历史的很早就形成 ， 还是在星系形成之后恒星死亡才形成？
这一切都不得而知 。 但是 ， 科学家很高兴能处于这个转折点 ， 只有超越传统观念 ， 才能打开宇宙的大门 ， 人类才能一步一步的走向宇宙深空 。
——全文完——
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