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作者 Articuno (水噹噹)
標題 [新聞] 最大雙黑洞合併事件 挑戰現有黑洞質量理論
時間 Thu Jul 17 11:54:41 2025

最大雙黑洞合併事件 挑戰現有黑洞質量理論
https://i.epochtimes.com/assets/uploads/2022/01/id13527515-twoblackhole.jpg
[圖]
兩個巨型黑洞繞行彼此將要融合的示意圖。(Shutterstock)

【大紀元2025年07月16日訊】（大紀元記者吳瑞昌綜合報導）近期，天文學家透過重力波
意外發現，距離地球10億光年的兩個巨大黑洞碰撞融合，形成一個比太陽質量大225倍的
巨型黑洞。這是迄今最大規模雙黑洞合併事件，其質量過於巨大正在挑戰現有的天文學黑
洞形成理論。


美國雷射干涉重力波天文台（LIGO）、義大利室女座重力波探測器（Virgo
Interferometer）、日本神岡重力波探測器（KAGRA）組成「LIGO-Virgo-KAGRA」（LVK）
合作計劃，持續探測太空中的重力波訊號。迄今為止已偵測到來自中子星、超新星、約
300個黑洞合併時，發出的重力波訊號。

2023年5月，LVK正在運行第四次觀測。他們於11月23日偵測到這次黑洞合併事件產生的重
力波，將其編號為「GW231123」。他們觀察到兩個黑洞相互旋轉快速靠近，形成類似「太
極」的軌跡，最終合併為一個超大的黑洞。


分析顯示，新黑洞質量為太陽的225倍，它分別是由太陽的137倍和103倍的黑洞質融合後
形成，部分質量在融合過程中被轉變成重力波能量。

另外，「GW231123」黑洞質量遠大於2019年宣布的最大黑洞合併紀錄保持者「GW190521」
。當時「GW190521」是由太陽質量85倍和66倍的黑洞合併形成的新黑洞，其質量是太陽的
140倍。


研究人員觀察到這兩個黑洞的旋轉速度，都接近物理學允許的最高速度（一個是極限速度
的90%，另一個接近80%），突破現有重力波探測技術和黑洞理論模型的極限。

由於該黑洞質量龐大，天文學家僅捕捉到最後幾次重力波的波動，大約發生在碰撞尾端
0.1秒的時候，這使得這事件的解釋變得特別困難。目前，研究人員正在持續研究分析和
完善現有的黑洞模型理論，以解釋和了解此類極端事件。

研究人員表示，若依據目前的黑洞標準演化模型來看，一顆大質量恆星末期塌縮時，難以
形成質量介於太陽60倍到130倍的黑洞。原因是目前天文學界認為，這個質量範圍內形成
黑洞的恆星，通常會在死亡時完全爆炸，不會留下黑洞。因此，「GW231123」事件正挑戰
既有的理論模型。


天文學家推測，這兩個黑洞可能屬於同一黑洞家族，由早期較小黑洞多次合併碰撞形成。
這種現象可能發生在恆星和黑洞密集團中，形成快速旋轉的黑洞，就像觀測到的「
GW231123」事件一樣。

然而，美國馬里蘭大學帕克分校（University of Maryland, College Park）的天文學教
授科爾‧米勒（Cole Miller）認為，這種潛在的解釋存在一個問題。原因是形成巨大黑
洞，可能需要經過多次合併，但黑洞可能會以不同的方向旋轉，從而降低最終黑洞的旋轉
速度。


天文學家還給出另一種解釋，這些黑洞可能在一個更大黑洞的陰影下膨脹，這個陰影位於
所謂的活動星系核。活動星系核是星系中心的一個區域，圍繞著一個超大質量黑洞，該黑
洞正在吞噬一個氣體盤。如果這些黑洞誕生或落入該氣體盤中，就可能會吞噬氣體，使其
質量膨脹，最終合併一起。


LVK合作組織成員、英國卡迪夫大學（Cardiff University）物理學家馬克‧漢納姆（
Mark Hannam）對美國加州理工大學（California Institute of Technology）新聞室表
示，「我們透過重力波觀測到質量最大的雙黑洞。它對我們理解黑洞的形成提出了真正的
挑戰。」


漢納姆解釋道，「因為如此巨大的黑洞，在標準的恆星演化模型中是幾乎不可能的存在，
除非它們是由早期較小黑洞合併形成。」

LVK成員、英國樸茨茅斯大學（University of Portsmouth）重力波天文物理學家查理‧
霍伊（Charlie Hoy）博士則表示，「這些黑洞旋轉得非常快，接近愛因斯坦廣義相對論
的極限，這使得信號難以建模和解釋。不過，這正是個推動我們理論工具研究和發展的絕
佳案例。」


LVK成員、英國伯明罕大學（University of Birmingham）物理學院助理教授格雷戈里奧
‧卡魯洛（Gregorio Carullo）博士表明，「目前業界需要花費數年時間，才能完全解開
這種複雜的訊號模式和意義。儘管現在最可能的解釋是黑洞合併，但更複雜的場景可能是
解讀其意外特徵的關鍵。」


「這次事件將我們的儀器和數據分析能力推向極限。同時也表明我們可以從重力波天文學
中，探索和學習到更多的東西。」LVK成員、美國加州理工學院博士後研究員索菲‧比尼
（Sophie Bini）說道。


此項研究成果於7月13日發表在arXiv網站上，並於7月14日至18日在英國蘇格蘭格拉斯哥
（Glasgow）舉行的第24屆廣義相對論和引力國際會議（GR24），以及第16屆愛德華多‧
阿馬爾迪引力波會議上發表。


責任編輯：林妍#
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藉此推斷那些無法解釋的超大黑洞可
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