黑洞碰撞概念圖。（圖片來源：Science Photo Library）
天文學家自己都沒想到，引力波探測到了迄今為人所知的、最大規模的黑洞合并事件。這次合并強大、遙遠，且令人困惑。9月2日，《物理評論快報》和《天體物理學期刊快報》分別上線文章，介紹了這項發現。
此次黑洞合并最早發現于2019年5月21日，合并產生的引力波被美國激光干涉引力波天文臺（LIGO）和意大利處女座干涉儀（Virgo）探測到，合并事件被命名為GW190521。
兩個探測器感應到了黑洞合并產生的最后四個波紋，波紋頻率在一百毫秒內從30赫茲升至80赫茲。根據探測到的引力波，天文學家可以估算黑洞質量。此次合并事件中，兩個黑洞的質量分別是太陽的85倍和66倍，合并后形成的新黑洞質量接近150個太陽。
按現有理論，如此質量級別的黑洞不太可能發生合并。一顆大恒星的坍縮會導致黑洞的形成，而由恒星坍縮形成的黑洞，其太陽質量不會在65-120之間。因為恒星即將壽終正寢時，熾熱的核心會觸發氧核爆炸聚變，導致整個星球被撕裂。此外，大型黑洞的合并往往更早發生，不會被探測器發現。
為了解釋這一探測結果，研究人員推測，大爆炸發生后不久，原始黑洞會自發演變出一批黑洞，這些黑洞規模大小不一。而黑洞之所以足夠大，是因為它們早期已經發生過合并事件。
按理說，第一次黑洞合并發生后，新的黑洞會被先前產生的引力波踢出原本所在的星團。新黑洞停留在可能發生二次合并區域的情況非常罕見。不過，天文學家推測，如果黑洞都處在擁擠的銀河系中心，合并事件發生的概率更大，因為那里有足夠大的重力，可防止反沖物體射出。
此次合并事件發生的具體星系尚未確定。但合并發生大約一個月后，研究人員在大致相同的區域追蹤到一次類星體的耀斑，這可能是合并事件引起的。
這是兩臺引力波探測器今年第二次探測到非常規的黑洞合并事件。6月，科學家利用探測器發現了了一個太陽質量為2.6的黑洞。通常這一量級的天體不會被認為是黑洞，因為太輕了，但將之定義為中子星的話，量級又太大。
相關論文信息：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.101102
https://doi.org/10.3847/2041-8213/aba493
