天文学家发现了两个超大质量黑洞，它们被锁定在死亡螺旋中

艺术家的想象，描绘了一对黑洞合并，其中一个具有异常的自旋。图片来源：uux.cn/Carl Knox，OzGrav，斯威本科技大学

（神秘的地球uux.cn）据今日科学新闻（穆罕默德·图欣）：宇宙是伪装的大师，常常呈现出一团混乱的信号群，看起来像一团混乱的模糊。多年来，天文学家们聆听引力波的有节奏波动时，双黑洞的碰撞似乎是一个巨大的谜团。但一组研究人员深入分析LIGO-Virgo-KAGRA合作组的最新数据，发现这些宇宙碰撞并非全部相同。通过深入调查GWTC-4目录，该目录包含150多起检测到的合并案，他们意识到我们曾以为的是一个故事，实际上是三个。

黑洞种群比表面看起来更多样化的最初线索来自于它们质量的分布方式。如果天空中的每一对黑洞都遵循相同的生命轨迹，研究人员预计会看到一个平滑且可预测的权重和大小梯度。然而，数据显示出奇异、参差不齐的特征——尖锐的峰值和突如其来的下坠。

研究人员注意到在10个太阳质量和35个太阳质量附近出现明显的峰值，同时这些系统的旋转和摆动方式也出现了奇特的变化。这些波动不仅仅是随机的;它们是签名。具体来说，团队发现质量比和自转的行为在20和40太阳质量标记处明显变化。这种不平滑的现象表明，黑洞合并的“海洋”实际上是由不同的“河流”滋养而来的。为了验证这一点，科学家们进行了模拟，看看能否重现这些观测到的峰值。他们提交到arXiv预印本服务器的结果证实了这一猜测：最准确的解释数据方式是将人口视为三个不同类别的混合体，每个类别都有自己的起源故事。

我们看到的大多数黑洞——大约占总人口的79%——属于第一类。这些是引力波世界中的“普通黑洞”，通常在10个太阳质量的峰值下出现。当这些黑洞组合朝着最终碰撞跳舞时，他们以出乎意料的优雅完成。

研究人员发现这些系统正在缓慢旋转，摆动极少。最重要的是，它们的自旋与轨道对齐，意味着它们朝着相同的方向旋转。这些特质是和平生活的标志。这一群体很可能是通过孤立的双星演化形成的，即两颗恒星一对一体出生。它们通过交换质量，最终坍缩成黑洞，且没有任何外部干扰，度过漫长的寿命。就像一对已婚多年的夫妻，住在同一屋檐下几十年，他们默契十足，因为从未被邻居们挤压过。

第一类代表一种安静、孤立的生活，而第二类亚群体则讲述了宇宙动荡的故事。该组约占双星的14.5%，是观测中发现的35个太阳质量峰值的奇特原因。这些不仅仅是更重;这些变化更加不稳定。

在这组黑洞中，黑洞通常质量几乎相等，但它们的运动更加狂乱。团队发现这些系统存在对齐和错位的混合旋转，导致摆动明显比轻型系统更严重。这暗示了一个混乱的起源。这些双星很可能是在拥挤环境中形成的，比如球状星团中密集、满是恒星的中心。在这些引力冲击坑中，黑洞不断被邻近的黑洞拉扯和推挤。研究人员认为，这对组合可能是被第三个遥远物体——一个宇宙入侵者——的影响所迫使，这种天体扰乱了它们的节奏，使它们在太空中摇晃。

在最边缘的是第三个也是最罕见的群体，仅占人口的2.5%。这些是目录中的巨擘，位于大众发行的最高端。这些系统由其不对称性定义;它们由质量不等的黑洞组成，表现出极其复杂的自转行为，伴随着剧烈的摆动。

这些巨人的故事是一个“等级”增长的故事。天文学家认为这些不是第一代黑洞。相反，它们很可能是通过层级合并形成的，意味着至少有一个成员是早期合并的残余。它是一个由祖先回收部件构成的黑洞。因为他们已经经历过一次碰撞，他们将前世的不稳定能量带入下一段关系，最终形成沉重、歪斜且复杂旋转的作品，即使在最敏感的数据中也显得格外突出。

这项研究不仅仅是对黑暗的普查;这是我们理解宇宙演化方式的根本性转变。通过对这些合并进行分类，科学家们开始绘制出形成物理学中最极端天体的不同形成通道。它证明了黑洞合并不止一种方式;大自然采用多种蓝图，从双星缓慢而稳定的演化，到星系团核心中剧烈的多阶段碰撞。

研究人员指出，这些群体与其具体起源之间的关联仍在完善中——他们指出“直接关联......依然难以捉摸“——这一发现为未来提供了清晰的框架。随着LIGO-Virgo-KAGRA合作计划发布更多数据，这三个类别将作为指导手册。理解这些亚群让我们能够回顾时间，不仅看到无光引力的闪现，更能看到之前恒星的具体生命故事。

Anarya Ray 等，《关于双黑洞亚群体的天体物理起源：三通道的故事？》，arXiv（2026）。DOI：10.48550/arxiv.2603.17987