「东方网力」0.1秒都不到的信号， 有可能帮到人类搞清楚黑洞发展历史

科学家们发现了不或许的黑洞！"最近几天，相关的话题在互联网上引起了广泛的火热评论。

9月3日，依据外国媒体的报导，美国激光干与重力波观测台(LIGO)和意大利室女座引力波观测站(处女座)勘探到的中等质量黑洞是太阳质量的142倍，这是科学家第一次发现质量中等的黑洞。据报导，黑洞由两个黑洞组成，质量分别是太阳质量的85倍和太阳质量的65倍。能量的丢失相当于太阳质量的8倍，在世界中以引力波的方式传达，导致咱们发现这个"不或许的黑洞"。

近年来，科学家经过引力波勘探不止一次地发现了两层黑洞体系。中质量黑洞的发现将有助于地理学家破译超大质量黑洞的成因，使黑洞的研讨愈加体系化。中国科学院国家地理台研讨员、中国科学院大学教授郭立军在承受"科技日报"采访时说。

有许多发现没有得到进一步证明。

1916年，德国科学家卡尔·萨瓦西(CarlSwasi)得到了广义相对论爱因斯坦场方程的精确解，这为黑洞的存在奠定了坚实的理论根底。只需任何物体被压缩到必定的临界半径，它就会塌缩成奇点，极大地歪曲周围的时刻和空间，构成强壮的引力场，乃至光也无法在必定规模内逃逸。

到现在为止，科学家现已发现了许多黑洞，依据其质量可分为三类：质量为太阳质量的几倍至100倍的恒星黑洞，质量为太阳质量100万至数十亿倍的超大质量黑洞，以及两者之间的中等质量黑洞。

学术观点之一是，超大质量黑洞是由较小的黑洞演化而来的。假如这个演化进程是一个接连的进程，那么理论上中质量黑洞应该是它的中间状态。

2012年，地理学家运用澳大利亚的射电望远镜观测了一次超热气体的爆破，以为它是由质量中等的黑洞发射的；2015年，地理学家宣称在观测NGC2276星系时发现了一个中等质量的黑洞。不幸的是，其间许多调查结果没有得到进一步证明。Golijun说："黑洞的勘探需求等候适宜的时刻，比方当黑洞产生更亮堂的电磁辐射或有大喷流时。

人类勘探到的黑洞仅仅世界中许多黑洞的冰山一角。理论上，仅银河系就有数亿颗恒星黑洞，但到现在为止，只要几十个黑洞得到了证明。GouliJune说。

Golijun解说说，黑洞自身不产生电磁波，因而无法直接勘探。现在，黑洞的勘探只能经过黑洞周围的一些辐射现象，如气体与黑洞在冲突进程中与黑洞产生冲突，会产生很强的辐射，咱们能够用电磁勘探办法直接勘探黑洞。

七十亿多年前破译引力波信号

引力波在时刻和空间中也称为涟漪，由于当时刻和空间遭到重力的搅扰时，这种扰动以光速向外传达，就像水波相同。引力波的效果之一是有规则地振动两点之间的间隔。

经过精确丈量地球上两点之间的间隔，LIGO能够勘探到引力波。"Golijun解说说，由于双黑洞体系一般只产生引力波以外的任何信号，引力波是现在勘探双黑洞体系的仅有尖利兵器。

经过根底引力波观测台、空间引力波激光干与天线、脉冲星守时阵和世界微波布景辐射极化能够勘探到世界中的引力波。精确勘探引力波有助于提醒黑洞和中子星等引力波源的构成和演化。

发现中等质量黑洞的LIGO和室女座都是引力波探针的地上激光干与仪。Golijun说，当激光从勘探器的中心发射出来时，它将被分红两部分，沿着两条长度持平的干与臂被分割成几公里长的干与臂，它们将被屡次反射，然后重新组合，相互搅扰，光子勘探器能够观察到干与信号的强度。当世界深处的引力波信号跨过时刻和空间抵达地球时，两个干与臂的臂长在经过干与仪时会产生弱小的改变，但并不相同，然后导致干与信号的强度随时刻的改变而改变。经过丈量这一改变，咱们能够捕捉到引力波信号的波形和近似方向。

中质量黑洞的发现在很大程度上取决于引力波的盯梢和破译。引力波辐射可分为高频、中频、低频、极低频和极低频五个波段。波长规模能够从数千公里到世界标准不等。研讨人员需求依据从研讨结果中破译出来的少数信息树立假定。GouliJune说。

在这项研讨中，研讨人员在2019年5月21日勘探到一个引力波信号GW190521，时刻不到0.1秒。经过对引力波形的拟合，他们计算出它是由70亿多年前的两个黑洞组合产生的。

郭立军说，他信任未来地上引力波观测站将勘探到数以百计的双黑洞、双中子星和其他混合引力波事情，这将有助于咱们更深化地了解这些天体和体系的构成和演化。

它或许是较小的黑洞的组合。

长期以来，中等质量黑洞一向被科学界视为超大质量黑洞的"种子"，中质量黑洞的存在缺少精确的地理观测依据，但具有重要的理论含义。

在2019年11月，咱们的研讨小组发现了一个质量为太阳质量70倍的恒星黑洞，并使用郭守敬（LAMOST)的优势在天空中巡查，为发现黑洞供给了一种新的途径。这个稳定恒星黑洞远远超越理论猜测的质量上限，这推翻了以往对恒星黑洞构成的知道。

值得注意的是，一些科学家也置疑发现了中等质量的黑洞，由于它"超重"，他们以为，有一两个黑洞并不像大多数恒星质量黑洞那样是由恒星坍塌构成的。

依据现有的理论，陷落的恒星不应该构成质量约为太阳质量的65到120倍的黑洞，这个规模被称为‘不稳定质量的空位’。"郭立军说。在这方面，外国研讨人员提出了分层兼并的或许性，即两个黑洞兼并的产生曾经是由较小的黑洞组成的。

依据LIGO团队的说法，中等质量的黑洞或许是由较小的黑洞组合而成的，假如能发现更多中等质量的黑洞，它们或许会解开一个关于超大质量黑洞的疑团，即它们的来历。

大多数存在于星系中心的超大质量黑洞对科学家来说仍然是含糊的。现有的理论以为，只要氢和氦元素的气体云敏捷缩短，构成超大质量的黑洞。但是，这个理论只能解说前期世界中一些超大质量黑洞的来历，但很难解说为什么现在观测到的超大质量黑洞的数量比预期的要多。

据了解，虽然地理学家对引力波信号重力波信号GW190521的发现和存在中等质量黑洞的或许性感到振奋，但天体物理学家并不扫除这一发现的其他或许来历。

毫无疑问，就研讨含义而言，这一发现至少供给了一个依据，证明中等质量黑洞是经过兼并构成的。咱们越是了解质量中等的黑洞，就越有利于探究超大质量黑洞的构成，乃至得出更多的相关理论。当然，所有这些都需求一步一步地完成更多的观测数据。郭立军说。