双黑洞合并 迄今侦测到最大质量黑洞
徐家仁 / 整理报导 2020-09-23 08:10 最后更新：2020-09-23 14:47
欧美的天文学家发表最新的宇宙黑洞研究结果。美国和意大利的大型干涉仪，藉著测量重力
波，发现距离地球大约一百七十亿光年之处有两个黑洞合并，合并后质量是太阳的142倍，
这也是目前为止科学家所直接测量到的最大黑洞。
根据美国科学促进会的报导，过去5年来，科学家运用LIGO和VIRGO侦测到十几次的黑洞形成
，但是去年5月21日，也就是后来编号GW190521的这次特别不同。他不只是目前为止科学家
所侦测到规模最大且距离最远的黑洞形成事件，造成的黑洞质量约合太阳的142倍，也是过
去天文学理论上很难找到的黑洞规模。
加州理工学院物理学家亚伦温斯坦说：“以前很难找到这种规模的黑洞的证据，但我们以重
力波找到了GW190521。”
形成这个142倍太阳质量的黑洞，是有两个较小的黑洞合并而来，较小的约66倍太阳质量，
较大的约85倍。根据质量不灭定律，66加上85减去142，多出来的9倍太阳质量，就释放出来
成为重力波的能量。但距离地球达170亿光年，传到地球时重力波已经相当微弱。这时候就
需要由建筑在地面的大型干涉仪执行测量。
加州理工学院影片演示了干涉仪测量的过程：“我们来简单地说明一下。雷射光束通过一个
半反射镜，让光束分为两个方向。光束前进4公里后反射回来，通过半反射镜结合两者，再
导向侦测器。当重力通过装置，其中一个反射镜和中间半反射镜之间，距离会被拉伸，另一
边则会被压缩。这将改变光束在通道中行进的时间，组合后的新光束由侦测器找出变化，极
微小的变化都可借此测量而得。”
首度直接测量到黑洞合并后，科学家感兴趣的，还包括合并前这两个较小质量的黑洞是怎么
来的。历来的天文学理论认为，除了宇宙形成之前就可能存在的原始黑洞，还有宇宙成长过
程中，恒星发生所谓“重力塌陷”形成的黑洞。
巴纳德学院天文学者珍娜李文指出：“我们看过几十亿倍太阳质量的大黑洞，但这次的中型
黑洞却是前所未见。各方对是否能形成这种黑洞辩论已久。这次开启了各种可能性，是否有
意外的超新星大爆炸，造成不寻常的(重力)塌陷，或是和其他黑洞合并而长大。”
由于许多黑洞的形成，都相当于目前已知的宇宙年龄初期，科学家认为藉著更了解黑洞与它
们的形成过程，就有更丰富的角度可以学习宇宙和生命的起源。
https://news.pts.org.tw/article/494837