这些黑洞碰撞得如此剧烈，以至于时空都摇晃起来

距离我们约 70 亿光年的地方，两个黑洞在漫长岁月中不断靠近，直到它们轰然相撞，并在此过程中形成一个新的黑洞。宇宙中的这种扰动导致时空拉伸、坍缩甚至抖动，产生了被称为引力波的涟漪，并于 2019 年 5 月 21 日到达我们的地球。

周三，一个国际科学家团队利用美国两台完全相同、长两英里半的干涉仪 LIGO（激光干涉引力波天文台）和意大利约两英里长的探测器 Virgo 宣布，他们探测到了这次宇宙碰撞，并且取得了极高的评价：这是迄今为止观测到的最大、最远、能量最高的黑洞合并。这也是首次确切观测到由黑洞合并形成的中等大小黑洞，其质量约为太阳的 142 倍。周三，一篇论文详细介绍了这一发现，论文发表在《物理评论期刊》上，另一篇论文详细介绍了这一事件的影响，论文发表在《天体物理学杂志快报》上。

这个合并信号被称为 GW190521，仅持续了十分之一秒——但科学家们立即意识到，与 LIGO 在 2015 年探测到的两个相撞黑洞的低沉啁啾声相比，它非同寻常，这证实了爱因斯坦关于时空的不可言喻的概念。“这是人类自大爆炸以来观察到的最大爆炸，”参与这项研究的加州理工学院天文学家艾伦·温斯坦说。它可以为宇宙为何如此提供线索。

计算机算法分析了信号，最终让科学家确定了合并的质量以及释放的能量。两个前身黑洞的质量分别为约 66 和 85 个太阳质量，合并后形成了一个质量为 142 个太阳的黑洞。其余 8 个太阳质量将被转化为引力波能量。

到目前为止，科学家已经能够探测并间接观察到两种不同大小范围的黑洞：恒星质量黑洞，其质量从几个太阳质量到几十个太阳质量不等，超大质量黑洞，其质量从数十万倍到数十亿倍太阳质量不等。然而，探测到 GW190521 的天文学家见证了一种特殊黑洞的诞生：“中等质量”黑洞。已经发现了一些潜在的中等质量黑洞，但这是它们存在的第一个直接证据。

这个奇怪的信号是由两个同样奇怪的黑洞合并产生的：两个合并的黑洞中较重的一个，质量为 85 个太阳质量，是迄今为止发现的第一个位于所谓“对不稳定质量间隙”的黑洞。一颗坍缩的恒星不应该能够产生质量在 65 到 120 个太阳质量之间的黑洞，因为质量最大的恒星会被与其坍缩同时发生的超新星毁灭。根据韦恩斯坦的说法，一种可能的解释可能是天文学家所说的分级合并——较轻的恒星质量黑洞合并成较重的黑洞，然后较重的黑洞再合并成更重的黑洞，”不断合并，直到它们变成巨大的黑洞。

纽约城市大学研究生中心的天体物理学家 KE Saavik Ford（未参与这项研究）表示，这一发现特别令人兴奋：“这是恒星坍缩时直接形成的黑洞与我们在星系中心发现的超大质量黑洞之间的桥梁。”正如 Saavik Ford 指出的那样，实际上很难进行分层合并，因为黑洞残骸必须找到彼此，然后合并在一起。“在正常情况下，这需要宇宙的很多很多个生命周期，”Saavik Ford 说，“所以它必须发生在非常密集的恒星环境中”，比如活跃星系核或 AGN。

今年夏初，萨维克·福特 (Saavik Ford) 和她的团队发表了一篇论文，论文中描述了一次黑洞合并爆炸，其光线来自与本周详细描述的黑洞合并相同的天空区域。尽管此次耀斑与最近论文中概述的合并黑洞之间可能存在联系，但福特正在等待新发现的完整数据集被分享，以找出一些答案。

目前，LIGO 和 Virgo 尚未进行观测，但这两座设施将在明年年底前经过一些升级后重新上线。像 Weinstein 这样的引力波天文学家希望这些地球引力波探测器能够变得更加灵敏，以便探测更远的源头并回顾宇宙演化的更久远时期。“我们需要寻找更多像这样的奇异事件——以及更多我们从未见过的奇异事件，”Weinstein 说。“那不是很棒吗？”