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黑洞|一个不到0.1秒的信号 或能帮人类厘清黑洞成长历史( 二 )


中等质量黑洞的发现 ， 很大程度上取决于对引力波的追踪破译 。 引力波辐射分为高频、中频、低频、甚低频和极低频5个不同的波段 ， 波长范围可从数千公里直至宇宙尺度 。 研究人员需要根据探测结果中破译的少量信息来建立假设 。 苟利军说 。
在此次研究中 ， 研究人员在2019年5月21日探测到引力波信号GW190521 ， 信号持续时间不到0.1秒 。 他们通过拟合引力波形 ， 推算出它是70多亿年前两个黑洞并合产生 。
苟利军表示 ， 相信在未来 ， 地基引力波天文台会探测到成百上千的双黑洞、双中子星等并合引力波事件 ， 帮助我们对这些天体和系统形成演化有更深刻的理解 。
可能是由更小黑洞并合而来
长期以来 ， 中等质量黑洞被科学界视作超大质量黑洞的种子 ， 其存在一直缺乏天文观测的确切证据 ， 但又具备重要的理论意义 。
2019年11月 ， 我国科研团队发现了一个70倍太阳质量的恒星级黑洞 ， 并提供了一种利用郭守敬望远镜（LAMOST）巡天优势寻找黑洞的新方法 。 这个恒星级黑洞远超理论预言的质量上限 ， 颠覆了人们以往对恒星级黑洞形成的认知 。
值得注意的是 ， 此次发现的中等质量黑洞也因质量过重受到部分科学家怀疑 ， 他们认为其中一个或两个黑洞并非像大多数恒星质量黑洞那样由恒星坍缩形成 。
根据现有理论 ， 坍缩恒星应该不能形成质量约为65倍—120倍太阳质量的黑洞 ， 这个范围被称为‘对不稳定质量空缺’ 。 苟利军表示 。 对此 ， 国外研究人员提出了分级并合的可能性 ， 即发生并合的两个黑洞之前均由更小的黑洞并合而成 。
根据LIGO团队的研究 ， 中等质量黑洞可能是由质量较小的黑洞并合形成 ， 如果能发现更多正在并合的中等质量黑洞 ， 或许可以解决关于超大质量黑洞的一个谜团 ， 即它们的起源 。
大多存在于星系中心的超大质量黑洞 ， 其起源对科学家来说依然迷雾重重 。 学界已有的理论认为仅含氢、氦两种元素的气体云迅速收缩形成了超大质量黑洞 。 然而该理论仅能解释部分在早期宇宙中的超大质量黑洞起源 ， 却很难解释目前观测发现的超大质量黑洞数量为何多于预期这一问题 。
据了解 ， 尽管天文学家对引力波信号引力波信号GW190521的发现和中等质量黑洞存在的可能性感到兴奋 ， 但天体物理学家也并不排除此次发现有其他可能性来源 。
【黑洞|一个不到0.1秒的信号 或能帮人类厘清黑洞成长历史】毋庸置疑的是 ， 就研究意义而言 ， 本次发现至少提供了中等质量黑洞通过并合形成的一个证据 。 越了解中等质量黑洞 ， 对于探析超大质量黑洞的形成乃至衍生出更多相关学说就越有裨益 。 当然 ， 这一切都需要更多观测数据来逐步实现 。 苟利军表示 。


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