“一个不到0.1秒的信号，或能帮人类厘清黑洞成长历史”

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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倍质量的黑洞融合而成，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，让我们发现了这个“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。

虽然发现了好几次，但没有进一步证实

1916年，德国科学家卡尔·施瓦西寻求广义相对论爱因斯坦场方程的精确解，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一临界半径，就会收缩到奇点，极端扭曲周围时空，强烈

直到今天，科学家发现了许多黑洞，根据质量的不同，可以分为质量几倍到100倍的太阳质量之间的恒星级黑洞、质量100万倍到几十亿倍的太阳质量超大质量黑洞、以及介于两者之间的中质量黑洞三类。

学术界的一种看法是，超大质量黑洞是由质量更小的黑洞逐渐融合演化而成的。 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，有一位天文学家使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。 这个爆炸被认为是由中质量的黑洞产生的。 年，一位天文学家声称，在观测ngc 2276星系时，发现了中质量的黑洞……很遗憾，许多这样的发现没有被进一步证实。 ”。 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。

“目前人类探测到的黑洞，只不过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，无法直接检测。 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

解读了70多亿年前的引力波信号

引力波也被称为时空的涟漪。 因为如果时空被重力扰动，这种扰动就会像水波一样以光速向外传播。 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可以检测到引力波。 ”。 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。

宇宙引力波分别可以通过地基引力波天文台、空之间的引力波激光干涉天线、脉冲定时阵列、宇宙微波背景辐射的极化等进行检测。 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均为基础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。

刚利军表示，相信未来地基引力波天文台将探测成百上千的双黑洞、双中子星等引力波，有助于更深入地了解这些天体和系统的演化。

可能是更小的黑洞融合了

长期以来，中质量黑洞被科学界视为超大质量黑洞的“物种”，其存在缺乏天文观测的确凿证据，但具有重要的理论意义。