GW190521引力波，是证明中等质量黑洞存在的证据吗？

9月2日，天文学家在《物理评论快报》和《天体物理学杂志快报》发表研究报告称，2019年5月21日，美国激光干涉引力波天文台(LIGO)和欧洲室女座引力波探测器(Virgo)探测到一段微弱的引力波信号，可作为中等质量黑洞可能存在的证据，这也是人类历史上首次找到有关中等质量黑洞存在的证据。天文学家和天文爱好者们对此都倍感振奋，让我们回顾新闻，一探究竟。

回顾新闻——从“理论”走到“现实”的中等质量黑洞

美国激光干涉引力波天文台（LIGO）网站9月2日报道，该天文台与位于意大利的“室女座”（Virgo）引力波天文台携手探测到代号为GW190521的引力波，并推测其产生于一个142倍太阳质量的黑洞的形成过程。天文学家推测，这个黑洞由两个分别约85倍和66倍太阳质量的黑洞并合而成，并合释放出的约8倍太阳质量的能量以引力波的形式弥漫于宇宙中，引力波也被两大探测器携手“逮个正着”，成为了证明中等质量黑洞可能存在的关键证据。

在过去，科学家们发现了不少恒星级和超大质量黑洞，却没有发现任何证据能证明中等质量黑洞的存在。所以，这次引力波信号算是立下“奇功”，中等质量黑洞从“理论”走向“现实”，天文学家与天文爱好者们都倍感振奋。

趣话天文——什么是黑洞与引力波？

黑洞，不是长得黑黑的天体，说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去,“似乎”就再不能逃出来。黑洞中的光无法逃逸，所以我们无法直接观测到黑洞。

然而，我们却可以通过测量黑洞对周围天体的作用和影响，来间接观测或推测到它的存在。当两个黑洞互相影响，周围被弯曲的空间就会像水波一样振动，这种时空震荡，就是引力波。

因此，可以简单地讲述上述新闻：70多亿年前，两个分别约85倍和66倍太阳质量的黑洞在宇宙之中相互作用产生的引力波，在浩瀚的宇宙中穿行了漫长的时间，恰巧被天文学家捕捉，如今成为证明中等质量黑洞可能存在的关键性证据。

黑洞分类中的空白，终于被填补了？！

按照质量划分，黑洞可以被分为恒星质量黑洞、中等质量黑洞以及超大质量黑洞。长期以来，天文学家一直在寻找一个中等质量黑洞，以填补已发现的恒星黑洞和超大质量黑洞之间的空缺。现在，GW190521引力波的探测可以证明中等质量黑洞可能存在。

尽管天文学家对这个引力波信号和发现中等质量黑洞的可能性感到兴奋，但他们并不能确定目前的假设是完全正确的。两个85倍和66倍太阳质量的黑洞并合是目前最符合数据的。但也有其他天体物理学家在考虑其他更奇特的解释，比如引力波产生于一颗银河系恒星的坍缩，或者某种古老的宇宙弦等。

探索黑洞的存在与否，可以间接推论宇宙是何时产生，以及如何产生的，由此也能了解宇宙诞生之后地球是如何产生的。同样具有现实意义的是，了解黑洞也可以知道，宇宙是否因为大爆炸产生，星系演化是否受到星系中壮观喷流的影响，以及可能最现实的是，黑洞的存在是否会影响到地球上的人类和生物的生存。因此，这次GW190521引力波的探测，在天文学历史上有着重要的意义。

参考资料

[1] 引力波帮助首次发现“中等质量”黑洞. 国家自然科学基金委员会.2020.09.04

[2] 杨现军著,浩瀚宇宙,黑龙江科学技术出版社,2018.01,第63页

[3] 林崇德主编,科学·技术浙江教育出版社,2017.07,第53页

[4] 科学家发现中等质量黑洞证据：迄今最强的引力波源.新浪科技.2020.9.4