不可思议的黑洞

恒星演化理论指出，最巨大的恒星生命终结时，其核心会压缩成一个极其致密的点，导致时空无限弯曲，这就是经典的黑洞，质量约为太阳的10到40倍。此外，银河系中心存在超大质量黑洞，质量达到数百万甚至数十亿倍太阳质量，其起源与宇宙早期的过程密切相关。

在这两者之间存在一个备受争议的类别：质量介于40到100倍太阳质量之间的黑洞。它们质量过大，无法通过恒星死亡形成，但又不足以通过巨大物质云坍缩产生。传统恒星物理学认为这类黑洞“不可思议”，但它们却频繁出现在探测数据中。

天体物理学家提出，这些大质量黑洞可能是由两个或多个较小的超致密天体合并形成的。这个想法合理，但缺乏证据支持。直到引力波探测器出现，情况才发生改变。这些仪器利用激光测量由极致密天体碰撞产生的时空微小扭曲。2015年首次探测到黑洞合并事件，随后每一次新信号都帮助科学家更好地了解这些结构，并揭示这类碰撞比之前想象的更为频繁。

第二代黑洞的特征

本月发表在《自然天文学》上的一项研究，分析了全球三大引力波观测站的瞬态目录，包含153次可靠的黑洞合并探测，其中34次涉及特别重的黑洞。通过对比所有信号，研究团队发现了两类截然不同的黑洞群体。

较轻的黑洞（质量约40倍太阳质量以下）自转较小且方向一致，符合恒星坍缩形成的预期。而从约45倍太阳质量起，出现了另一类完全不同的黑洞：它们质量更大，自转速度快且方向混乱。这种统计特征只能由黑洞经历过先前合并后产生。

“这正是黑洞在致密恒星团中反复合并的典型特征，”研究合著者、卡迪夫大学的伊莎贝尔·M·罗梅罗-肖表示。

目前，科学家尚未直接观测到这些“不可思议”的黑洞，它们不像超大质量黑洞那样在X射线或可见光谱中出现。然而，它们的碰撞会引起时空振动，这种振动揭示了恒星物理学无法解释的质量范围。

这项研究表明，最重的黑洞并非天生，而是由前几代黑洞合并“组装”而成，诞生于宇宙中最致密的环境中。