科学家发现了一个不应该存在的黑洞。现在物理学有一个问题。

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Darren Orf

Mon, July 21, 2025 at 9:30 PM GMT+8·

科学家发现了一个不应该存在的黑洞。CHRIS HENZE/NASA/SPL - Getty Images

这里是当你阅读这个故事时你会学到的：

·                                 在过去的十年里，激光干涉仪引力波天文台处女座神冈引力波天文台（LIGO Virgo KAGRA（LVK）网络已经探测到了数百次黑洞合并，但没有一个像GW231123那样大。

·                                 从合并造成的黑洞质量为225个太阳质量，远远超过之前的记录保持者GW190521，GW190521重140个太阳质量。

·                                 参与这次合并的黑洞实际上是如此大，以至于它们挑战我们的恒星演化的一些理解。

激光干涉仪引力波天文台（LIGO）在2015年成为头条新闻，当时科学家证实了从来首次探测到引力波——被高能深空现象（想想黑洞合并、超新星和中子星碰撞）造成的的空时中的涟漪。这一特殊的探测源自一次创造了一个质量是我们的太阳的62倍的新黑洞的黑洞合并。

自那以后的十年里，激光干涉仪引力波天文台处女座神冈引力波天文台（LIGO Virgo KAGRA（LVK））引力波探测器网络已经没有放出气体，并且已经做出了数百次确认的引力波探测，包括2017年的第一次中子星合并和2021年最大的黑洞合并（滴答在140个太阳质量上）。

现在，在一篇上传到arXiv服务器的预印本论文中，激光干涉仪引力波天文台处女座神冈引力波天文台科学家已经提供有一个新的重量级冠军的证据——一个产生了一个新的255个太阳质量黑洞的合并。按照我们目前的物理学的最佳理解，这个因发现日期（2023年11月23日，在激光干涉仪引力波天文台处女座神冈引力波天文台网络的第四次观测期间）被指定为GW231123黑洞实际上太大了。

卡迪夫大学激光干涉仪引力波天文台处女座神冈引力波天文台合作组织成员马克（Mark Hannam）在一份新闻声明中说：“这是我们通过引力波已经观测到的质量最大的黑洞双，它代表一个对我们的黑洞形成的理解的一个真正挑战。通过标准的恒星演化模型这个质量的黑洞被禁止” 。

为形成这个黑洞，这两个黑洞的前身可能不得不分别的来测量是太阳质量的100倍和140倍左右。这意味着它们潜在的位于被称为“上部质量间隙”中——一个其中黑洞不被认为直接从恒星形成的质量范围（这些巨大质量恒星造成的超新星毕竟应该不留下恒星残骸）。

汉南说：“一种可能性是在这个双中的两个黑洞是通过更早更小黑洞的合并形成”。

然而，这些黑洞的质量并不是唯一的秘密，因为它们都在它们的最高速度限制的80%到90%之间旋转。这使它们成为从来被激光干涉仪引力波天文台处女座神冈引力波天文台记录的旋转速度最高的黑洞。

朴茨茅斯大学激光干涉仪引力波天文台处女座神冈引力波天文台的另一位成员查理·霍伊在一份新闻声明中说：“黑洞出现正在非常快旋转，接近不被爱因斯坦广义相对论允许的极限。这使信号难来建模和解释。这是一个推动我们的理论工具向前的很好的案例研究” 。

因为探测器对大约100个太阳质量的黑洞是敏感的，探测到一个超过这个大小的两倍的黑洞肯定会推激光干涉仪引力波天文台到它的极限。按照《科学新闻》，激光干涉仪引力波天文台处女座神冈引力波天文台网络只能检测到来自这次合并最小的光点，在碰撞的结束只检测到大约0.1秒。

激光干涉仪引力波天文台的长达数十年来探测引力波的使命已经给科学家们一整个宇宙的全新的了解，在它的首次探测近十年后，它没有显示停止的迹象。