雙黑洞合併 迄今偵測到最大質量黑洞
徐家仁 / 整理報導 2020-09-23 08:10 最後更新：2020-09-23 14:47
歐美的天文學家發表最新的宇宙黑洞研究結果。美國和義大利的大型干涉儀，藉著測量重力
波，發現距離地球大約一百七十億光年之處有兩個黑洞合併，合併後質量是太陽的142倍，
這也是目前為止科學家所直接測量到的最大黑洞。
根據美國科學促進會的報導，過去5年來，科學家運用LIGO和VIRGO偵測到十幾次的黑洞形成
，但是去年5月21日，也就是後來編號GW190521的這次特別不同。他不只是目前為止科學家
所偵測到規模最大且距離最遠的黑洞形成事件，造成的黑洞質量約合太陽的142倍，也是過
去天文學理論上很難找到的黑洞規模。
加州理工學院物理學家亞倫溫斯坦說：「以前很難找到這種規模的黑洞的證據，但我們以重
力波找到了GW190521。」
形成這個142倍太陽質量的黑洞，是有兩個較小的黑洞合併而來，較小的約66倍太陽質量，
較大的約85倍。根據質量不滅定律，66加上85減去142，多出來的9倍太陽質量，就釋放出來
成為重力波的能量。但距離地球達170億光年，傳到地球時重力波已經相當微弱。這時候就
需要由建築在地面的大型干涉儀執行測量。
加州理工學院影片演示了干涉儀測量的過程：「我們來簡單地說明一下。雷射光束通過一個
半反射鏡，讓光束分為兩個方向。光束前進4公里後反射回來，通過半反射鏡結合兩者，再
導向偵測器。當重力通過裝置，其中一個反射鏡和中間半反射鏡之間，距離會被拉伸，另一
邊則會被壓縮。這將改變光束在通道中行進的時間，組合後的新光束由偵測器找出變化，極
微小的變化都可藉此測量而得。」
首度直接測量到黑洞合併後，科學家感興趣的，還包括合併前這兩個較小質量的黑洞是怎麼
來的。歷來的天文學理論認為，除了宇宙形成之前就可能存在的原始黑洞，還有宇宙成長過
程中，恆星發生所謂「重力塌陷」形成的黑洞。
巴納德學院天文學者珍娜李文指出：「我們看過幾十億倍太陽質量的大黑洞，但這次的中型
黑洞卻是前所未見。各方對是否能形成這種黑洞辯論已久。這次開啟了各種可能性，是否有
意外的超新星大爆炸，造成不尋常的(重力)塌陷，或是和其他黑洞合併而長大。」
由於許多黑洞的形成，都相當於目前已知的宇宙年齡初期，科學家認為藉著更了解黑洞與它
們的形成過程，就有更豐富的角度可以學習宇宙和生命的起源。
https://news.pts.org.tw/article/494837