它本不该存在！天文学家探测到一次质量如此巨大的黑洞合并

这次强大的合并事件代号为GW231123，产生了一个质量约为太阳225倍的超大质量黑洞。

引力波 —— 由剧烈宇宙事件引发的时空涟漪 —— 以光速向各个方向传播，最终会像水中的涟漪一样逐渐消失。但有些事件极具破坏性和极端性，它们在时空中产生的扰动更像是强大的波浪而非微小的涟漪，其能量足以到达我们地球上的探测器。

今天，LIGO合作组织宣布探测到了迄今为止已知最庞大的黑洞合并事件。这次合并的最终产物是一个质量超过太阳225倍的巨型黑洞。这个代号为GW231123的信号在许多方面与已知的恒星演化模型相矛盾，令物理学家们急于弄清楚这样的合并究竟是如何发生的。

LIGO，即激光干涉引力波天文台，在2015年通过首次探测到引力波（捕捉到两个碰撞黑洞产生的宇宙回响）而创造了物理学历史。自那次获得诺贝尔奖的发现以来，LIGO合作组织（一个由LIGO以及分别位于意大利和日本的Virgo和KAGRA组成的国际合作伙伴）持续对银河系进行着细致的监测。该合作组织已探测到众多来自中子星、超新星的信号，以及大约300次黑洞合并事件。

但是，于2023年11月23日首次观测到的GW231123，似乎是一次前所未有的巨兽级黑洞合并。两个质量分别为太阳137倍和103倍的巨大黑洞，尽管其合并总质量极其巨大，却成功地结合在了一起。它们以地球自转速度的40万倍旋转，形成了一个更大的黑洞。为了理解其大小，此前此类合并事件的纪录保持者GW190521的质量约为太阳的140倍。

“这是我们通过引力波观测到的最庞大的黑洞双星系统，它对我们理解黑洞的形成提出了真正的挑战。”卡迪夫大学物理学家、LIGO成员马克·汉纳姆（Mark Hannam）在一份声明中表示。考虑到黑洞环境中引力作用的混乱本质（存在各种推拉作用），这次合并能够如此稳定，以至于产生的引力波能到达LIGO并被其探测到（信号持续时间为0.1秒），实属难得。汉纳姆指出，根据标准的演化模型，这样的事件本应是“被禁止的”。

“一种可能性是，这个双星系统中的两个黑洞是由更小的黑洞早期合并形成的。”他推测道，“这是我们通过引力波观测到的最庞大的黑洞双星系统，它对我们理解黑洞的形成提出了真正的挑战。”

“这些黑洞似乎旋转得非常快 —— 接近爱因斯坦广义相对论理论所允许的极限，”英格兰朴茨茅斯大学物理学家、LIGO成员查理·霍伊（Charlie Hoy）在同一份新闻稿中解释道，“这使得该信号难以建模和解读。这是一个推动我们理论工具发展的绝佳案例研究。”

科学家们将于下周在英国格拉斯哥联合举行的第24届广义相对论与引力国际会议（GR24）暨第16届爱德华多·阿马尔迪引力波会议（GR-Amaldi会议）上公布他们关于GW231123的研究成果。此后，相关数据将公开接受公众审查，从而拉开破解GW231123之谜的竞赛序幕 —— 尽管我们不太可能在短期内获得明确的答案。

“科学界需要数年时间才能完全解开这个复杂信号模式及其所有蕴含的意义，”同样来自英格兰伯明翰大学、身为LIGO成员的物理学家格雷戈里奥·卡鲁略（Gregorio Carullo）补充道，“尽管最可能的解释仍然是黑洞合并，但更复杂的场景可能是解读其意外特征的关键。激动人心的时刻就在前方！”

物理学家们早在19世纪末就首次构想出了引力波的概念，但这个想法因阿尔伯特·爱因斯坦而广为人知。作为少数几种不需要光就能“看见”宇宙现象的观测方法之一，引力波在帮助人类揭开黑洞、古老恒星乃至暗物质等诸多神秘面纱方面，其潜力是无与伦比的。因此，确实 —— 激动人心的时刻就在前方！

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