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原作：Camille M. Carlisle

翻譯：李思綺

編排：趙書晨

后臺：李子琦

原文鏈接：https://skyandtelescope.org/astronomy-news/new-black-hole-merger-breaks-record/

引力波天文學家探測到了兩顆質量巨大的黑洞的碰撞，此次碰撞形成了迄今為止發現的質量最大的并合黑洞。

該事件（GW231123）發生于2023年11月23日，在激光干涉引力波觀測臺（LIGO）第四次觀測運行初期。該信號雖短暫但強度極高，堪稱宇宙中的“驚雷”。

該事件在約60赫茲處達到峰值，接近LIGO探測范圍的下限。較低頻率對應更高的質量——此次事件中，較大黑洞的質量介于120至159個太陽的質量之間，較小黑洞的質量則在51至123個太陽質量之間。（科學家最看好的數值分別為137和103。）它們并合形成了一個約225個太陽質量的黑洞。

并合的黑洞似乎也在快速旋轉，分別達到其最大速度的約90%和80%。研究人員在蘇格蘭格拉斯哥舉行的國際廣義相對論與引力會議與埃多阿多·阿馬爾迪引力波會議的聯合會議上公布了這一結果。

高自轉速度是質量估算范圍如此之大的原因之一。盡管科學家用于解讀引力波波動的模板在涉及高質量事件時可靠，但它們在處理高自轉速度時會遇到困難，團隊成員索菲·比尼（加州理工學院）表示。因此，此次碰撞的細節存在大量不確定性。

這次事件無論是質量還是自轉都十分引人注目。由于恒星死亡瞬間的復雜性，超新星理論上不應產生質量介于約60至130個太陽質量之間的黑洞。然而，通過調整核反應速率等參數，可能大幅縮小這一質量差距。

GW231123的兩個黑洞可能分別位于質量差距的兩側，如同書架上的書擋。也可能一個或兩個都位于該區間內?？茖W家尚不清楚其中的原因。

迄今為止探測到的絕大多數并合黑洞自轉極其微弱，與由恒星爆炸形成的天體預期一致。而由并合形成的黑洞自轉則集中在最大速度的70%左右。

考慮到不確定性范圍，GW231123兩個黑洞的自轉均與這一基準值重疊，這意味著它們可能是先前碰撞的產物。此前質量紀錄保持者GW190521也產生了一個約140個太陽質量的黑洞，情況類似。

然而，這兩次事件在LIGO的探測范圍內僅持續了不到一秒鐘，這使得確定黑洞的真實自轉變得困難，比尼提醒道。天文學家需要更多此類事件，以便更好地理解此類天體可能的形成機制。

當快速旋轉的黑洞并合時，反沖力會將黑洞遺跡以極高速度拋射出去。在GW231123事件中，研究人員估計反沖速度可能達到約1000公里/秒，相當于太陽逃離銀河系所需速度的兩倍。

美國LIGO、歐洲Virgo和日本KAGRA（作為LVK合作組聯合）的科學家們在這次運行中共同觀測到了超過200次黑洞并合事件，自2015年LIGO首次觀測運行以來，總計觀測到約300次。該團隊計劃于今夏晚些時候發布更多研究成果。

責任編輯：陳瑋菁

牧夫新媒體編輯部

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圖源：NASA

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