快速“爆炸”标志着有史以来探测到的最大质量的引力波源

　　科学家发现同类中第一个“中等质量”黑洞。包括西北大学天文学家在内的一项国际研究合作见证了一个“中等质量”黑洞的诞生。这是首次对中等质量黑洞的结论性发现，这是一个天文学家长期以来一直没有发现的物体。宇宙事件，它的能量以引力波的形式在地球上被探测到，是迄今为止在引力波中观察到的最大规模的黑洞合并。

　　两个黑洞很可能碰撞并融合，形成一个质量更大的黑洞，最终质量是太阳的142倍，或者说是太阳的142倍。这个最终的黑洞是第一个在中等质量范围内被发现的，介于恒星质量和超大质量黑洞之间。

　　另一个首先是两个合并黑洞中较重的一个，质量为85个太阳，是迄今为止在所谓的“对不稳定质量间隙”中发现的第一个黑洞。

　　这段视频展示了两个黑洞的数值模拟，这两个黑洞向内螺旋并融合，发出引力波。模拟的引力波信号与2019年5月21日LIGO和处女座引力波探测器的观测结果一致。荣誉:版权所有N. Fischer，H. Pfeiffer，A. Buonanno(马克斯·普朗克引力物理研究所)，模拟极端时空(SXS)合作。

　　研究人员在2019年5月21日用美国国家科学基金会的LIGO(激光干涉引力波观测站(LIGO))和意大利的处女座(一个3公里长的探测器)探测到了引力波信号。这个信号被命名为GW190521。

　　组成LIGO科学协作(LSC)和处女座协作的科学家团队在今天(2020年9月2日)发表的两篇论文中报告了他们的发现。一篇发表在《物理评论快报》上，详细介绍了引力波信号的发现，另一篇发表在《天体物理学杂志快报》上，讨论了信号的物理性质和天体物理学含义。

　　大规模黑洞合并

　　艺术家的概念说明了黑洞合并的层次结构。LIGO和处女座最近观察到一个黑洞合并，其最终质量是太阳的142倍，这是迄今为止在引力波中观察到的最大的黑洞。这一事件被认为发生在两个质量分别为66和85个太阳质量的黑洞相互螺旋结合的时候。理论模型表明，大自然不可能形成如此巨大的黑洞；特别是，模型确定了65到120个太阳质量之间的质量范围，被称为“对不稳定质量间隙”,其中认为黑洞不能由坍缩的恒星形成。那么，LIGO和处女座观测到的两个合并黑洞是如何产生的呢？科学家认为这些黑洞可能是由两个更小的黑洞早期合并而成的。

　　克里斯托弗·贝瑞是西北大学天体物理学跨学科探索和研究中心(CIERA)的CIERA访问者研究委员会的教授，也是该发现论文的LSC编委。蔡斯·金博尔也是LSC成员和西北大学天文学博士学生，他在《影响》论文中对GW190521的天体物理学起源的分析做出了贡献。金博尔由贝里和维姬·卡洛吉拉共同提供建议，维姬·卡洛吉拉是西北大学LSC研究组的首席研究员、中国科学院院办主任和温伯格艺术与科学学院的丹尼尔·林泽大学物理学和天文学杰出教授。

　　"天体物理学中最大的谜团之一是超大质量黑洞是如何形成的？"贝里说。“他们是房间里的百万只太阳质量的大象。它们是从恒星质量的黑洞中生长出来的，还是通过一种未被发现的方式诞生的？长期以来，我们一直在寻找一个中等质量的黑洞来弥补恒星质量和超大质量黑洞之间的差距。现在，我们有证据证明中等质量黑洞确实存在。”

　　GW190521的信号，类似于大约四次短暂的摆动，持续时间非常短，不到十分之一秒。据研究人员所知，它是由大约50亿秒外的一个源产生的，当时宇宙大约是现在年龄的一半，这意味着信号在到达地球之前穿越了70亿年的空间。GW190521的源是迄今为止探测到的最遥远的引力波源。

　　法国国家科学研究中心的研究人员、处女座成员尼尔森·克里斯腾森将这一信号与LI进行了比较，他说:“这看起来不太像唧唧声，而唧唧声是我们通常能探测到的。”