中等質(zhì)量黑洞

9月2日，天文學家在《物理評論快報》和《天體物理學雜志快報》發(fā)表研究報告稱，2019年5月21日，美國激光干涉引力波天文臺(LIGO)和歐洲室女座引力波探測器(Virgo)探測到一段微弱的引力波信號，可作為中等質(zhì)量黑洞可能存在的證據(jù)，這也是人類歷史上首次找到有關中等質(zhì)量黑洞存在的證據(jù)。天文學家和天文愛好者們對此都倍感振奮，讓我們回顧新聞，一探究竟。

回顧新聞——從“理論”走到“現(xiàn)實”的中等質(zhì)量黑洞

美國激光干涉引力波天文臺（LIGO）網(wǎng)站9月2日報道，該天文臺與位于意大利的“室女座”（Virgo）引力波天文臺攜手探測到代號為GW190521的引力波，并推測其產(chǎn)生于一個142倍太陽質(zhì)量的黑洞的形成過程。天文學家推測，這個黑洞由兩個分別約85倍和66倍太陽質(zhì)量的黑洞并合而成，并合釋放出的約8倍太陽質(zhì)量的能量以引力波的形式彌漫于宇宙中，引力波也被兩大探測器攜手“逮個正著”，成為了證明中等質(zhì)量黑洞可能存在的關鍵證據(jù)。

在過去，科學家們發(fā)現(xiàn)了不少恒星級和超大質(zhì)量黑洞，卻沒有發(fā)現(xiàn)任何證據(jù)能證明中等質(zhì)量黑洞的存在。所以，這次引力波信號算是立下“奇功”，中等質(zhì)量黑洞從“理論”走向“現(xiàn)實”，天文學家與天文愛好者們都倍感振奮。

趣話天文——什么是黑洞與引力波？

黑洞，不是長得黑黑的天體，說它“黑”，是指它就像宇宙中的無底洞，任何物質(zhì)一旦掉進去,“似乎”就再不能逃出來。黑洞中的光無法逃逸，所以我們無法直接觀測到黑洞。

然而，我們卻可以通過測量黑洞對周圍天體的作用和影響，來間接觀測或推測到它的存在。當兩個黑洞互相影響，周圍被彎曲的空間就會像水波一樣振動，這種時空震蕩，就是引力波。

因此，可以簡單地講述上述新聞：70多億年前，兩個分別約85倍和66倍太陽質(zhì)量的黑洞在宇宙之中相互作用產(chǎn)生的引力波，在浩瀚的宇宙中穿行了漫長的時間，恰巧被天文學家捕捉，如今成為證明中等質(zhì)量黑洞可能存在的關鍵性證據(jù)。

黑洞分類中的空白，終于被填補了？！

按照質(zhì)量劃分，黑洞可以被分為恒星質(zhì)量黑洞、中等質(zhì)量黑洞以及超大質(zhì)量黑洞。長期以來，天文學家一直在尋找一個中等質(zhì)量黑洞，以填補已發(fā)現(xiàn)的恒星黑洞和超大質(zhì)量黑洞之間的空缺?，F(xiàn)在，GW190521引力波的探測可以證明中等質(zhì)量黑洞可能存在。

盡管天文學家對這個引力波信號和發(fā)現(xiàn)中等質(zhì)量黑洞的可能性感到興奮，但他們并不能確定目前的假設是完全正確的。兩個85倍和66倍太陽質(zhì)量的黑洞并合是目前最符合數(shù)據(jù)的。但也有其他天體物理學家在考慮其他更奇特的解釋，比如引力波產(chǎn)生于一顆銀河系恒星的坍縮，或者某種古老的宇宙弦等。

探索黑洞的存在與否，可以間接推論宇宙是何時產(chǎn)生，以及如何產(chǎn)生的，由此也能了解宇宙誕生之后地球是如何產(chǎn)生的。同樣具有現(xiàn)實意義的是，了解黑洞也可以知道，宇宙是否因為大爆炸產(chǎn)生，星系演化是否受到星系中壯觀噴流的影響，以及可能最現(xiàn)實的是，黑洞的存在是否會影響到地球上的人類和生物的生存。因此，這次GW190521引力波的探測，在天文學歷史上有著重要的意義。

參考資料

[1] 引力波幫助首次發(fā)現(xiàn)“中等質(zhì)量”黑洞. 國家自然科學基金委員會.2020.09.04

[2] 楊現(xiàn)軍著,浩瀚宇宙,黑龍江科學技術出版社,2018.01,第63頁

[3] 林崇德主編,科學·技術浙江教育出版社,2017.07,第53頁

[4] 科學家發(fā)現(xiàn)中等質(zhì)量黑洞證據(jù)：迄今最強的引力波源.新浪科技.2020.9.4