新模型表明黑洞的增长可能与宇宙的膨胀“在宇宙学上耦合”

新模型表明黑洞的增长可能与宇宙的膨胀“在宇宙学上耦合”
（神秘的地球uux.cn报道）据cnBeta：New Atlas报道，围绕着黑洞有许多谜团，明黑现在一个天文学家小组对其中一个谜团提出了一个新的洞的的膨解决方案—为什么这么多观察到的黑洞比预期的质量更大？一个新的模型表明，它们的增长胀宇宙学增长可能与宇宙的膨胀“在宇宙学上耦合”。
2015年，宇宙科学家借助激光干涉引力波天文台（LIGO）首次发现了引力波--时空结构本身的上耦涟漪。这些波是新模型表在灾难性事件中产生的，最常见的明黑是黑洞之间的碰撞，天文学家可以从这些波逆向计算出参与合并的洞的的膨两个天体的质量。然而他们注意到一些奇怪的增长胀宇宙学事情。
最常见的宇宙黑洞类型，也是上耦研究小组预计会在大多数合并中看到的那种，是新模型表恒星级黑洞（stellar black hole）。这些黑洞是明黑由大质量恒星坍缩形成的，预计其质量是洞的的膨太阳的5到30倍左右。但是LIGO团队检测到了几个质量大得多的黑洞--例如，有记录以来最大规模的碰撞是两个质量分别为65和85个太阳的黑洞之间的碰撞。
那么，这些黑洞是如何变得如此之大的呢？最常见的解释是，它们通过吞噬物质而成长，包括灰尘、气体、恒星或其他黑洞。但是这项新研究的科学家现在提出了一个相当离奇的替代方案--黑洞的质量可能随着宇宙的扩张而增长，该团队称之为“宇宙学耦合”效应。
这听起来可能有点奇怪，但这个想法并不是完全没有先例。这种可能性是由爱因斯坦的相对论所暗示的，而光已经是一种宇宙学耦合，因为它随着宇宙的膨胀而失去能量，为这种膨胀提供了能量。
“我们认为要考虑相反的效果，”该研究的共同作者Duncan Farrah说。“如果黑洞是宇宙耦合的，并且在不需要消耗其他恒星或气体的情况下获得能量，LIGO-Virgo会观察到什么？”
研究小组指出，当黑洞被建模时，它通常是在不膨胀的模拟宇宙中进行的。这是为了简单起见，但可能会掩盖宇宙学耦合的任何影响。因此，在新的研究中，研究人员进行了模拟，考虑了这种膨胀。
他们模拟了数以百万计的恒星，通过它们的诞生、生活和死亡形成黑洞--重要的是，他们将黑洞的质量与模拟宇宙的大小联系起来。这意味着这些黑洞对随着时间的推移质量越来越大，因为它们在螺旋式地接近对方，并最终发生碰撞。
也许并不令人惊讶的是，合并后形成的黑洞质量更大，但这似乎也导致了更多的合并发生。可以肯定的是，这些预测似乎与LIGO-Virgo合作的数据相当吻合。
研究人员表示，新模型运行良好，因为它不需要对我们现有的关于恒星如何形成、生存和死亡的理解进行任何修改。但当然，这个问题远未解决--目前关于黑洞吞噬物质和相互吞噬的想法可能是一个更简单的解释。
“黑洞合并的许多方面并不为人所知，例如主要的形成环境和贯穿其生命的复杂物理过程，”该研究的共同作者Michael Zevin说。“虽然我们使用了一个模拟的恒星群，反映了我们目前拥有的数据，但还是有很大的回旋余地。我们可以看到，宇宙学耦合是一个有用的想法，但我们还不能测量这种耦合的强度。”
随着引力波观测站变得更加敏感，特别是随着新的观测站（如基于空间的LISA）加入搜索，这一想法可以得到检验。
该研究发表在《天体物理学杂志快报》上。