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有些黑洞的父母,也是黑洞。这是两支互不相干的研究团队最近各自得出的结论。他们用不

有些黑洞的父母,也是黑洞。

这是两支互不相干的研究团队最近各自得出的结论。他们用不同的方法翻检了人类攒下的几百份黑洞相撞记录,都发现里面混着一批与众不同的大家伙。其中一支团队的分析表明,它们很可能是上一次黑洞合并的产物,如今又撞了一次,才被我们听见。两项研究都发表在《物理评论快报》上。

两个黑洞相互绕转,越靠越近,最后并成一个,这个过程会搅动周围的时空,荡出一圈圈涟漪,这就是引力波。2015年人类第一次捕捉到引力波,10多年下来,美国的LIGO、欧洲的Virgo和日本的KAGRA这几台探测器,已经攒下几百份黑洞相撞的记录。

每份记录里都藏着信息:引力波的波形写着两个黑洞各自的质量,还有它们的自转,转得多快,朝哪边转。

档案越攒越厚,一个老问题反而更扎眼了:这些黑洞是怎么凑成一对的?天文学家知道两条路。一条是青梅竹马,两颗大质量恒星生来就是一对,先后死去、各自塌缩成黑洞,继续相互绕转,最后撞在一起。另一条是半路搭伙,在星团那种天体挤挤挨挨的地方,两个孤零零的黑洞碰巧遇上,被引力拽成一对。

两条路会留下不太一样的痕迹。青梅竹马的一对,自转方向往往和绕转方向一致,像同一张桌面上的两只陀螺;半路搭伙的,自转方向就乱七八糟,各转各的。麻烦在于,这些痕迹很微妙,几百份记录堆在一起,怎么把不同出身的黑洞分拣开,一直是个难题。

这次的两支团队各想了一个新招。美国麻省理工学院的凯琳·普伦基特带队建了一个模型,盯住两个测得最准的自转参数,专门刻画黑洞自转和轨道对得齐不齐。澳大利亚莫纳什大学的沙兰·巴纳吉里带队则更放手:不预设任何出身故事,让数据自己说,这几百个黑洞到底该分成几群。

起点不同,答案却撞在了一起。两队都分拣出一群格外重的黑洞,每个大约在40倍太阳质量以上,和其余的明显不是一路人。

普伦基特团队进一步发现,这群大家伙转得飞快,转轴方向却是随机的。这个组合正是“二代黑洞”的招牌:合并撞出来的黑洞,天生转速就快;如果它又是在星团里被随手拉来配的对,转轴朝哪都有可能。巴纳吉里团队也在同一条质量线上划出了这群快转的黑洞,只是没看到同样清晰的合并印记,所以对“二代”这个解释多留了几分谨慎。

尽管如此,这仍是迄今最有力的一批证据,表明人类听到的黑洞相撞里,有一部分主角本身就是上一辈黑洞合并的产物。

它还可能解开一桩悬案。理论上,恒星塌缩造黑洞有个禁区:质量落在特定区间的恒星,临死时的爆炸格外彻底,会把自己炸得连渣都不剩,什么也留不下。可探测器偏偏听到过质量落在禁区里的黑洞。如果它们是二代,账就算得平了:两个禁区之外的黑洞撞在一起,孩子的质量自然可以落进禁区。

几乎每个大星系的中心都盘踞着一个超大质量黑洞,最重的抵得上几十亿个太阳。这些庞然大物的种子从哪来,至今没有定论。二代黑洞至少演示了一条路:撞一次,长一号,再撞一次,再长一号。

当然,两队的结论还有出入,二代黑洞的身份也没有完全坐实。好在探测器还在升级,对这些重量级双黑洞会越来越灵。几群黑洞之间的界线,可能很快就会清晰起来。

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图为两个黑洞合并的示意图,图源:编辑团队用AI生成

信源:Plunkett, Cailin. "Gravitational waves reveal hidden populations within black hole mergers - Phys.org." phys.org, 12 July 2026