“一个不到0.1秒的信号 也许能帮人类厘清黑洞成长历史”

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科学家发现了不存在的黑洞！ 这几天，相关话题在网络上成为广泛话题。
9月3日，据国外媒体报道，美国激光干涉引力波天文台( ligo )与位于意大利的室女座引力波天文台( virgo )合作探测到了约142倍太阳质量的中质量黑洞，是科学家首次探测到中质量黑洞。 据说这个黑洞由约85倍质量的太阳质量和65倍质量的太阳质量的黑洞合并而成，其损失8倍的太阳质量的能量以引力波的形式扩散到宇宙中，发现了不可能存在的黑洞。
近年来，科学家多次通过引力波探测发现双重黑洞系统。 这次中质量黑洞被发现，有助于天文学家解读超大质量黑洞的原因，使黑洞的研究更加系统化。 中国科学院国家天文台研究员、中国科学院大学教授苟利军在接受科技日报记者采访时做了以下发言。
迄今为止多次未被发现
1916年，德国科学家卡尔·斯巴希寻求了广义相对论爱因斯坦场方程的正确解，为黑洞的存在奠定了坚实的理论基础。 任何物体如果被压缩到某个临界半径，就会衰变为奇点，极端扭曲周围时空，形成强引力场
现在科学家发现了很多黑洞，根据质量，质量数倍到
学术界的一种看法是，超大质量黑洞从质量更小的黑洞逐渐融合演化而成。 如果这个演化过程是连续的过程，理论上中质量黑洞应该是其中的中间状态。
年，有一位天文学家用位于澳大利亚的射电望远镜观测到了超高温气体的爆炸。 这次爆炸被认为是由中质量的黑洞引起的。 年，一位天文学家对在观测ngc 2276星系时发现中质量黑洞感到遗憾，许多这样的发现尚未得到进一步证实。 刚利军介绍说，黑洞的检测需要等待适当的时机，以便在发生较亮的电磁波或较大的喷流时能够检测出来。
目前人类检测到的黑洞只是宇宙中许多黑洞的冰山一角。 理论上光银河系就有数亿个恒星系黑洞，但迄今为止真正被确认的只有数十个。 苟利军说。
刚利军解释说，黑洞本身不产生电磁波，不能直接检测。 目前探测黑洞只是黑洞周围的一点辐射现象，例如远离黑洞的气体在接近黑洞的过程中会与黑洞摩擦，产生强烈的辐射，我们可以利用电磁探测方法间接探测黑洞
解读70亿多年前的引力波信号
的引力波，也被称为时空的涟漪。 这是因为，如果时空被重力扰动，该扰动就会像水波一样以光速向外侧传播。 引力波产生的效果之一是有规律地振动两点之间的距离。
通过准确测量地球上两点之间的距离变化，ligo可以检测引力波。 刚利军解释说，由于双黑洞系统一般不会产生引力波以外的信号，引力波是目前检测双黑洞系统的唯一武器。
宇宙中的引力波可以分别用地基引力波天文台、空之间的引力波激光干涉天线、脉冲星计时阵列、宇宙微波背景辐射的极化波等进行检测。 准确地检测引力波有助于揭示黑洞、中子星等引力波源的形成演化。
此次发现，中质量黑洞的ligo和virgo均为地基激光干涉仪引力波探测器。 苟利军表示，激光从探测器中间发出，分成两半，沿两条几公里长的等长干涉臂，多次反射后再次聚集干涉，干涉后的信号强度被光子探测器观测到。 来自宇宙深处波源的引力波信号越过后空到达地球，通过干涉仪后两条干涉臂的臂长微弱，但分别发生不同的变化，干涉后的信号强度随时间变化。 通过测量这个变化，可以捕捉到引力波信号的波形和大致的方向。
中质量黑洞的发现，很大程度上依赖于引力波的跟踪解读。 引力波辐射分为高频、中频、低频、甚低频和极低频五个不同波段，波长范围从数千公里到宇宙尺度。 研究人员需要根据从探测结果中解读的少量新闻做出假设。 苟利军说。
在此次研究中，研究人员于2019年5月21日检测到引力波信号gw190521，信号持续时间小于0.1秒。 他们通过拟合重力波形，推断出70多亿年前的两个黑洞是合体产生的。
刚利军相信，未来基础引力波天文台将会探测到成百上千的双黑洞、双中子星等引力波，从而更深入地了解这些天体和系统的演化。
在更小的黑洞合并后的
很长一段时间里，中质量黑洞可能在科学界被视为超大质量黑洞的物种，其存在缺乏天文观测的准确证据，但具有重要的理论意义
2019年11月，中国科研团队发现了太阳质量70倍的恒星级黑洞，提供了利用郭守敬望远镜( lamost )的巡天特征寻找黑洞的新方法。 这个恒星级黑洞远远超过了理论预言的质量上限，渴望着曾经对恒星级黑洞形成的认识。
这次发现的中质量黑洞也因质量过多而被一些科学家怀疑，其中一两个黑洞不像大部分恒星的质量黑洞那样是恒星的衰变。
根据以往的理论，坍缩恒星应该不能形成质量约为65倍120倍的太阳质量的黑洞，据说这个范围缺乏不稳定质量空。 不义军说。 对此，国外研究者提出了分层整合的可能性，即在整合的两个黑洞产生之前，更小的黑洞已经整合。
Ligo小组的研究表明，中质量黑洞可能是由质量较小的黑洞融合形成的，如果发现越来越多的中质量黑洞，则可以处理超大质量黑洞的相关之谜，即它们的起源
多存在于银河中心的超大质量黑洞中，其起源对科学家来说依然多雾。 学术界现有的理论认为，只含有氢、氦两种元素的气体云迅速收缩形成了超大质量黑洞。 虽然这个理论只能解释早期宇宙中超大质量黑洞的起源的一部分，但很难解释为什么现在观测到的超大质量黑洞数量比预想的要多。
天文学家对引力波信号引力波信号gw190521的发现和中质量黑洞的存在可能性感到兴奋，但天体物理学家也发现，这次发现并不排除有其他可能性。
在研究意义上，此次发现至少提供了中质量黑洞通过合并的证据，这是不言而喻的。 越了解中质量黑洞，越多的相关学说对于探索超大质量黑洞的形成乃至派生越有益。 当然，这些都需要越来越多的观测数据。 不义军说。 (洪恒飞记者江除草)