中新网北京 4 月 2 日电 ( 记者 孙自法 ) 国际学术期刊《自然》最新发表一篇天体物理学论文称,研究人员在全球引力波天文台合作网络 ( LVK ) 发表的针对双黑洞系统的第四版引力波瞬变目录 ( GWTC-4 ) 数据中,检测到黑洞质量存在 " 禁区 " 的证据。

本项研究的艺术想象图:一场恒星大爆炸,背景中隐约可见黑洞双星系统的痕迹 ( 图片来自 Carl Knox,OzGrav,斯威本科技大学 ) 。施普林格 · 自然 供图
这项研究发现支持了特定质量黑洞因不稳定性而无法存在的证据,但目前仅在特定双黑洞系统中较小的那个次质量黑洞中出现,或可为恒星和黑洞的演化提供新的见解。
该论文介绍,恒星演化理论预测,某些超大质量恒星会发生称为 " 对不稳定超新星 " 的爆炸事件,其威力和破坏性之大足以不留下任何黑洞残骸。这一过程预计会在可存在的质量范围内形成缺口,即 " 对不稳定质量缺口 ",预测范围为太阳质量的 50 到 130 倍。此前缺乏此类缺口存在的证据,但引力波天文台是探测 " 对不稳定超新星 " 爆发结果的一个可靠途径,因为它们能够探测此类巨大宇宙事件发出的信号。
由 LIGO-Virgo-KAGRA ( 激光干涉引力波天文台 -" 室女座 " 引力波探测器 - 神冈引力波探测器,即 LVK ) 合作网络发布的第四版引力波目录数据,聚焦于双黑洞系统内的质量分布。
基于 LVK 发布的数据,澳大利亚蒙纳士大学研究团队与合作者一起进行分析,结果提供了特定双黑洞系统中次质量黑洞的 " 对不稳定质量缺口 " 的证据。这类缺口在双黑洞系统的较大黑洞中未见,但在约 44 至 116 倍太阳质量范围内不存在次黑洞。研究团队认为,这一缺口与双黑洞自旋行为变化的质量范围一致,可能反映了潜在的 " 对不稳定性过程 "。
研究团队总结表示,此类特定双黑洞系统中的主黑洞可能存在于该 " 禁区 " 质量缺口内,因为其形成方式可能与 " 对不稳定性超新星 " 形成的次黑洞不同,这些发现将有助于加深对超大质量恒星演化的理解。 ( 完 )


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