黑洞|黑洞合并的质量为什么都出乎意料的大？新研究：或随宇宙膨胀成长恒星

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黑洞仍然是宇宙奥秘的焦点，其中一个不解的问题是：为什么黑洞的质量经常比最初预测的要大？根据最新发表在《天体物理学杂志快报》上的一项研究，一组天文学家提出了一种新模型来解决这一困境，并提出黑洞的增长可能与整个宇宙的膨胀“在宇宙学上耦合”，即黑洞质量随着宇宙膨胀成长。
如果模型是正确的话，这意味着可能会给引力波天文台带来更大的敏感性，包括未来将发射到太空的引力波天文台。
早在2015年，激光干涉引力波天文台（简称：LIGO）就首次探测到引力波。引力波是穿过时空底层结构的字面涟漪，是由宇宙中不合情理的暴力事件产生的，比如两个黑洞合并成一个更大的黑洞。天文学家知道如何逆转来自这些波的数据流，以追溯它们的时间轨迹并计算合并的两个宇宙怪物的质量。但当他们这样做时，奇怪的事情发生了。
物理学家最初预计导致大部分合并的黑洞质量应小于太阳质量40倍，因为黑洞前身为大质量恒星，太大的话无法相互绕转。但LIGO团队发现了多个质量远远超过太阳50 倍的黑洞。有史以来观察到的最大黑洞碰撞事件发生在两个质量在65到85个太阳质量的黑洞之间。
这究竟是如何发生的呢？传统的解释表明，它们通过吞噬难以想象的物质体积变大，比如气体、尘埃、整颗恒星，甚至其他黑洞。但由夏威夷大学、芝加哥大学、密西根大学研究人员组成的团队提出了另一个更疯狂的解释：黑洞质量可能会随着宇宙的增长而增长，他们将这种现象称为“宇宙耦合” 。
事实上，这并不是团队第一个考虑这个想法的人。爱因斯坦的相对论暗示了这种可能性，光本身随着宇宙增长而失去能量。那如果黑洞在宇宙学上耦合并获得能量而不需要消耗其他恒星或气体， LIGO-Virgo 会观察到什么？
【黑洞|黑洞合并的质量为什么都出乎意料的大？新研究：或随宇宙膨胀成长】研究团队注意到，模拟黑洞的正常方法是在不考虑宇宙膨胀的静态宇宙中。按照惯例，这是为了简化数学，但研究人员怀疑这可能会掩盖宇宙学耦合的影响。
为了验证这个假设，研究团队模拟了数百万个双星系统（大质量恒星），从出生到死亡，再到转变为黑洞。结果发现恒星死亡后形成的任何黑洞对都与宇宙大小有关，随着宇宙持续增长，这些黑洞质量也在相互盘旋过程中变大，最终导致它们合并成出乎意料的大黑洞，合并事件也更多了。团队补充，新模型不需改变我们目前对恒星形成、演化或死亡的理解，但可解释当前收集到的数据，只要简单承认黑洞不存在于静态宇宙中即可。
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