天文學家首度確認了「中等」大小的黑洞的存在

比恆星黑洞大、但比超巨型黑洞小的黑洞,有可能是較小的黑洞撞擊後產生的。

Andy Yang
Andy Yang
2020年09月2日, 晚上 09:00
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Singularity of massive black hole. 3D rendered illustration.
Getty Images/iStockphoto

傳統上,天文學家所發現的黑洞會落入兩個類別當中的一個:恆星黑洞(由恆星塌縮而成)及構成星系核心的超巨型黑洞。前者一般質量在太陽的五倍到數十倍之間,而超巨型黑洞則是太陽的數百萬到數十億倍。然而問題是,至今為止在這兩個天差地遠的類別之外,天文學家還沒有發現介於其中的黑洞大小。

這在今天迎來了改變 —— 一個國際合作的團隊宣佈使用了分佈在美國和義大利的三個 LIGO 儀器,觀測到了一個太陽 142 倍質量的黑洞形成時所產生的重力波。這個重力波源被命名為 GW190521,在數據上僅是歷時 1/10 秒的四條扭動的線條,但卻代表著一種本以為不存在的星體。據分析,這次的事件最有可能是源自於兩個質量分別為太陽 85 倍和 65 倍的黑洞的對撞,這兩個黑洞本身也在所謂的「中等大小」的範疇內。事件發生地距離地球約 60 億光年(即 60 億年前)處,撞擊約釋出了等同於 8 個太陽質量的能量,以重力波的形式傳導到四方,最後留下了 142 倍太陽質量的新黑洞。

當然,發現了中等大小黑洞之後,接下來的問題是它們是否真的這麼罕見?還是只是我們沒有好的方法發現它們?由此次的觀測,我們至少知道了兩件事:其一是撞擊似乎是它們形成的方法之一,且中等大小的黑洞似乎並不是那麼稀有 —— 畢竟 GW190521 自身的兩個撞擊源頭,也都不是傳統方法能產生的大小。不過話雖如此,這個發現依然還是打破了一些我們對黑洞原有的預設立場,並且目前科學家的推算是中等大小的黑洞的產生頻率,比恆星黑洞或超巨型黑洞都要小 500 倍。

當然,由於目前只有這唯一一個案例,科學家還是不能完全下斷定論。唯一可以確定的是中等大小的黑洞非常罕見,並且還要再找到幾個類似的例子,才能有更加清楚的理解吧。

標籤: space, black hole, intermediate-mass black hole, LIGO, Vanderbilt University, LSC, gravitational wave, news, gear
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