1915年，偉大的愛因斯坦發表了廣義相對論，震驚了世界。幾年後，德國天體物理學家卡爾·史瓦西根據廣義相對論，推測出了宇宙中一種神秘的天體——黑洞。

時至今日，我們已經證實了黑洞的存在，並且還發現了多種不同的黑洞，比如恆星級黑洞、超大質量黑洞。其中，恆星級黑洞的質量一般不超過太陽的100倍，而超大質量黑洞則普遍在100萬倍太陽質量以上。奇怪的是，科學家們多年以來一直沒有找到介於二者之間的哪一種——中等質量黑洞。

我們認為這種黑洞就應該是存在的，但是長期以來，儘管一顆顆恆星級黑洞和超大質量黑洞不斷被發現，中等質量黑洞卻總是不肯露面，這一直困惑著科學家們。

最近，科學家們終於找到了迄今為止最有力的中等質量黑洞證據之一，在一次極為短暫的引力波中，科學家們發現了這個神秘的天體。

LIGO和Virgo干涉儀是當今世界測量引力波最強大的裝置之一，正是它們，在歷史上首次證實了愛因斯坦所預言的引力波。2019年5月21日，它們再一次探測到了引力波，科學家們當時就發現，這一次的引力波不同尋常。它的不同之處，就在於持續的時間非常短。不過，不尋常的訊號，意味著不尋常的事件，他們在仔細研究之後，果然獲得了振奮人心的結果。

德國馬克斯·普朗克引力物理研究所和馬里蘭大學的理論物理學家Alessandra Buonanno介紹說：“從一開始，確定這個僅僅持續1/10秒的訊號來源就給我們提出了巨大的挑戰。不過，雖然持續時間短，但我們還是成功將它與黑洞的合併對應在了一起，正如愛因斯坦的廣義相對論所預言的那樣。我們發現自己在歷史上首次發現了中等質量黑洞從母體中誕生，而它極有可能是此前兩個黑洞合併而成的。”

根據他們的觀測，這次引力波來自於大約70億光年之外。在這裡，有兩個質量分別是太陽66倍和85倍的黑洞發生了一次人類迄今為止觀測到最強大的雙黑洞合併事件。最終，兩個黑洞完全合併在了一起，結合成為一個質量為太陽142倍的新黑洞。而這個新黑洞的質量，恰好就符合一顆中等質量黑洞的標準。

（圖片說明：科學家模擬雙黑洞合併產生引力波的過程）

正是這次引力波的發現，改變了現狀。這一次被稱為GW 190521的引力波事件，可以說是人類歷史上第一次結論性的直接觀測到的中等質量黑洞。在此之前，雖然也有一些關於發現中等質量黑洞的新聞傳出，但全部都是根據一些天體的運動模式而間接推測的，因此始終沒有完全得到學術界的認可。

不僅僅是這顆中等質量黑洞令科學家興奮，形成它的兩個黑洞同樣與眾不同。根據以往的模型，質量超過太陽65倍的黑洞就已經非常特殊，它不太可能是由恆星死亡後形成的。因為如果一顆恆星能夠形成這麼大的黑洞，勢必此前的質量極為驚人。這樣的恆星不是不存在，而是會以不穩定對超新星的方式爆發，不留下任何痕跡，更不可能留下一個黑洞。

因此，這就是理論上恆星級黑洞的質量臨界值，其中下限值就是黑洞和中子星的臨界值，上限就是最小的不穩定對超新星核心質量，也就是大約65倍太陽質量。而如今，科學家卻發現了一顆質量達到太陽85倍的黑洞，而且引力波不太可能出錯，那麼它又是如何形成的呢？

或許是理論有問題，但是科學家不傾向於這個假設。如果不是理論出了錯誤，那麼可能性只有一個：這顆85倍太陽質量的黑洞，原本也沒有這麼大，而是逐漸成長到今天這樣的質量的。這裡又分為兩種情況，要麼是一顆黑洞不斷吞噬周圍的恆星等物質而成長到這麼大，要麼就是它也來自於兩個黑洞的合併結果。

誰知道呢，畢竟人類利用引力波探測宇宙事件的技術也剛剛發展沒多久，也可能是探測的資料並不準確。不過，這就需要未來更先進的技術來證明了。目前來看，這顆黑洞是由兩個黑洞合併形成的可能性還是比較高的。

當然，最令人著迷的，自然還是中等質量黑洞的發現，它填補了超大質量黑洞和恆星級黑洞之間的空白，也有助於我們理解超大質量黑洞的形成。按照現有的理論和發現，沒有任何天體能直接形成這麼巨大的黑洞，我們只能認為它是由小黑洞成長起來的。而此前又從沒有人發現過中等質量黑洞，我們也很難說服自己相信一個黑洞能從100倍太陽質量直接增長到100萬倍。而中等質量黑洞的發現，意味著這個成長過程可能確實是存在的。

西北大學的引力波天文學家Christopher Berry興奮地說：“天體物理學上有一個巨大的謎題，那就是超大質量黑洞到底是如何形成的。它們就像是房間裡一些質量達到太陽幾百萬倍的大象。它們是恆星坍縮後形成的黑洞成長而來的，還是透過一種人類未知的方式出現的呢？多年以來，我們一直致力於尋找中等質量黑洞，搭建一條聯絡恆星級黑洞和超大質量黑洞之間的橋樑，填補二者之間的空隙。如今，我們終於找到了有力的證據，證明它們確實存在。”

同時，西北大學的天文學家Chase Kimball也告訴我們：“說實在的，我們還處於引力波天文學的黎明時期，沒有哪個時代比今天更適合做一名天體物理學家。”

他說得沒錯，人類對於黑洞的瞭解，仍然非常有限。這一次發現了中等質量黑洞，絕不僅僅是一個問題的終結，它還帶來了更多新的問題。當我們懂的東西越多，反而發現問題也越多。科學沒有極限，當人類發現更高深問題的時候，我們不需要感到失望，因為那是我們進步的證明。

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