超大黑洞的合并刷新了我们的认知

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科学家发现质量高达225个太阳的新黑洞，挑战现有宇宙演化理论。

宇宙，有时会轻轻地低语，更多时候却以惊雷般的姿态撼动我们对现实的理解。2023年11月23日，一次宇宙深处的剧烈碰撞打破沉寂，一道异常强烈的引力波信号(GW231123)传入地球，引发了天文学界的震动。这是一场前所未见的黑洞合并，其最终形成的黑洞质量高达225个太阳，远远超出了人类对恒星演化的常规认知。


黑洞合并的艺术想象图/Caltech-LIGO

这场壮观的宇宙事件由LIGO合作组织公布。LIGO(激光干涉引力波天文台)于2015年首次“听见”引力波，由此开启了一种全新的宇宙观测方式。如今，LIGO与来自意大利的Virgo、日本的KAGRA形成全球合作网络，已累计观测到约300次黑洞合并事件。而这一次，却完全超出了理论预期。

GW231123并非普通事件：两个质量分别为137和103个太阳质量的巨大黑洞，以令人难以置信的速度旋转——其旋转速度相当于地球自转速度的40万倍，最终合为一体，产生了这个“巨无霸”黑洞。相比之下，曾保持纪录的GW190521也不过140个太阳质量。

按现有的恒星演化模型，这样的合并几乎是不可能的。黑洞之间的引力互斥、空间结构的剧烈波动，应使如此大质量的系统难以稳定地合并。然而，LIGO却清晰地捕捉到了持续0.1秒的信号，仿佛宇宙在说：“不管你信不信，它就在那里。”

“这两个黑洞可能本身就是由早先的小黑洞合并而成的，”LIGO成员、卡迪夫大学的物理学家Mark Hannam推测道，“这是我们通过引力波观测到的最庞大的黑洞双星系统，彻底挑战了我们对黑洞形成的理解。”

更令人震撼的是，这两个黑洞旋转得几乎达到了广义相对论允许的极限。正如英国朴茨茅斯大学的LIGO成员Charlie Hoy所说：“它们旋转如此之快，让信号极难建模和解读。这是理论工具的一次极限考验。”

面对这一宇宙谜题，物理学家们将于下周在英国格拉斯哥举行的第24届广义相对论与引力国际大会及第16届Edoardo Amaldi引力波会议上展开深入探讨。会议结束后，数据将公开，全球科学家将一同展开“破译行动”。但真相的揭示，可能需要数年甚至更久。

“虽然最合理的解释仍是黑洞合并，但也不能排除更复杂的可能性，”英国伯明翰大学的Gregorio Carullo表示，“GW231123的复杂信号也许藏着一个我们尚未理解的宇宙剧本。”

引力波的理论源远流长，可追溯至19世纪，但真正将它带入大众视野的，是Albert Einstein。它是一种不需要光就能“看见”宇宙的方式，能穿透尘埃与黑暗，揭示黑洞、古老恒星，甚至暗物质的秘密。GW231123的发现，不仅令人惊叹，更像是一道来自宇宙深处的谜语，等待人类一点点揭晓答案。

或许，未来的某一天，我们会明白这场“不该存在”的黑洞合并，究竟意味着什么。但可以肯定的是，属于引力波的时代，才刚刚开始。