我们发现了星系中心的超大质量黑洞，环绕并相互融合的双黑洞，还有前阵子在星系中游荡的孤立黑洞这一次，根据引力波事件GW190521，天文学家怀疑星系中心超大质量黑洞周围的气体盘上可能分布着大量较小的黑洞
从2015年9月14日开始，人类观察宇宙的方式发生了根本性的改变以LIGO和处女座为首的引力波探测器开启了天文学的多信使时代人类可以通过引力波直接探测到宇宙中密度最大的天体——黑洞和中子星——之间最疯狂的合并
更强的观察能力不仅回答了我们的很多问题，也给科学带来了更多的机遇，最明显的就是把原来的未知的未知转化为已知的未知。
GW190521就是这样一个已知未知它是由LIGO和处女座在世界协调时2019年5月21日03:02:29观测到的日前，科学家将相关观测数据公之于众经过分析，引力波信号是由两个质量分别为太阳85倍和66倍的黑洞合并产生的合并产生了一个142倍太阳质量的黑洞，其中9倍太阳质量转化为引力波能量
这次合并充满了古怪，GW190521的问题甚至出现在天体物理学杂志Express和Nature Astronomy上。
首先，这些黑洞的质量太奇怪了合并的黑洞质量太大，不可能是恒星直接形成的当小于30倍太阳质量的恒星以超新星爆发的形式消亡时，它最多只能形成50倍太阳质量的黑洞但对于质量超过太阳130倍的恒星，由于核心温度过高，高能伽马光子甚至可以产生正负电子对，直接降低核心的热压，导致剧烈的对—不稳定超新星爆炸，整颗恒星被炸成灰烬，什么都不剩较大的恒星可以直接形成黑洞，不需要超新星爆发，但这种黑洞至少是太阳质量的135倍左右一个50到135倍太阳质量的黑洞，在科学家看来，应该是其他黑洞合并的产物这次合并事件产生的黑洞质量是太阳的142倍，属于天文学家一直在寻找的中等质量黑洞天文学家发现了很多黑洞，但都是质量是太阳几十倍的恒星级黑洞，是星系中心质量是太阳几百万甚至几百亿倍的超大质量黑洞可是，他们很少发现中间有质量的黑洞天文学家最终通过GW190521弥补了这个遗憾
其次，这次合并也产生了闪光点每探测到一次引力波信号，自动望远镜就会在程序的指引下跟踪观察相应的方向一般来说，即使是能被光吞噬的黑洞，碰撞时也不会发光科学家推测，这种闪光是由于黑洞合并时对周围尘埃的影响，从而导致了闪光
第三个奇怪的地方是，GW190521中的黑洞合并时，它们的轨道是完美的圆形引力波波形分析表明，造成GW190521的两个黑洞合并时，它们的轨道不是标准的渐近圆轨道，或者说它们的轨道偏心率不为零引力波的基本性质不仅可以拉近两个黑洞之间的距离以使它们合并，还可以在这个过程中使它们的轨道趋于正圆哥伦比亚大学教授Zoltan·海曼解释道
前两个异常可以解释，但第三个异常很难理解直接违背了双黑洞合并的模型——除非，这个合并根本不是双黑洞合并除了参与合并的两个黑洞，还有一个第三者黑洞的舞蹈影响着两个黑洞的合并
但根据之前的预测，黑洞在三维空间合并时应该几乎没有第三者到目前为止，人类发现的引力波事件几乎都在下图中按照概率，几乎不可能发现三个黑洞的合并科学家怀疑现有理论有问题就好像小明每天买两张不同号码的彩票哪怕赢一次，他也会觉得幸运但如果有一天他发现自己写的两个号码是一等奖和二等奖，他更有可能去打听自己和彩票平台的老板有没有亲属关系
科学家此前在《自然》杂志上发表了他们的最新猜想，可以解释为什么我们可以这么早发现三个黑洞合并的现象他们认为，这两个合并的黑洞实际上位于一个超大质量黑洞周围，超大质量黑洞周围除了吸积效应产生气体盘之外，还有许多其他的小黑洞
就像太阳系一样，超大质量黑洞在中间，黑洞占据了几个行星的位置可是，这些黑洞并不具备大多数天体的精确和重复规律它们的轨道远不稳定，它们围绕着超大质量黑洞这些较小的黑洞注定是不稳定的
最新的研究表明，气体盘在捕获较小的黑洞中发挥着重要作用伴随着时间的推移，黑洞之间的距离会越来越近这意味着不仅一些黑洞会形成黑洞对，而且一些黑洞对可能会与第三个黑洞相互作用，这通常会导致这三个黑洞以混乱的舞步飞来飞去日本东北大学的天体物理学家郑解释说，他参与了这项研究所以这个布满黑洞的气碟更像是一个台球桌，上面布满了黑洞台球他们的轨迹混乱而暴力，根本没办法预测它们不时相互碰撞融合，爆发出巨大的引力波能量
在这种假设下，一切怪异都变得合理了黑洞在合并过程中释放的巨大能量引起气体盘的闪光是非常合理的在这种环境下，黑洞合并自然会频繁发生，所以观测到的黑洞质量不在恒星演化的范围内也就说得通了它们可能是由较小黑洞的第一级合并形成的
混乱的阶段
天文学家也建立了这种情况下黑洞合并的模型与以往黑洞有序合并的华尔兹相比，三个黑洞合并的模拟情节甚至显得有点血腥
绿色，蓝色和紫色分别代表黑洞的轨迹绿色和蓝色代表一对原本围绕彼此旋转的黑洞在没有外界干扰的情况下，它们会慢慢融合成一个完美的圆但就在这时，以紫色为代表的黑洞突然闯入一场混乱的运动之后，以绿色为代表的黑洞被抛到了一边，不知是出于自古CP的习惯，还是宽恕的诅咒但是，它的影响并没有完全消失在绿色代表的黑洞的影响下，蓝色和紫色代表的黑洞的轨道在合并时也偏离了正圆，而是与椭圆轨道合并
除了解释奇怪的引力波信号的原因，这个模型实际上对天文学家来说还有意想不到的用途根据天文学家罗伯特·安东努奇在1993年提出的统一模型，拥有气体盘的星系中心的超大质量黑洞实际上是活动星系核活动星系核可以看作是整个宇宙中能量最高的天体，从某些角度看甚至可以比整个星系还要亮，所以被称为类星体天文学家一直对它的气体盘结构非常好奇
多年来，人们一直试图了解这个气体盘的结构，但问题很难解决我们的结果对这个圆盘的平坦度和黑洞在其中的运动方式非常敏感时间会告诉我们，一旦我们观察到更多的黑洞合并，包括更多像GW190521这样不常见的合并，我们就可以提高对这些圆盘的理解为此，我们必须在现有成就的基础上再接再厉，看看它会把我们引向哪些新的，令人激动的领域论文合著者佐尔坦·海曼教授总结道
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