天文学家发现中等质量黑洞的新证据

主体总结 黑洞世界通常分为三类：恒星级质量的黑洞（太阳质量的5到50倍）、超大质量的黑洞（百万到数十亿倍太阳质量）以及介于两者之间的中等质量黑洞。中等质量黑洞长期以来被认为是“缺失的一环”，对其起源和特性的了解非常有限。近日，四项新的研究揭示了这些中等质量黑洞的部分奥秘。研究主要由范德比尔特大学物理与天文学助理教授卡拉姆·贾尼领导，他同时也是范德比尔特月球实验室计划的创始人。 首篇论文《LIGO-Virgo第三次观测运行中的“轻型”中等质量黑洞候选体性质》发表在《天体物理学报快报》上，由月球实验室博士后研究员安贾莉·耶利卡尔和天体物理学博士生克里斯塔尔·鲁伊斯-罗查共同领导。研究团队重新分析了来自诺贝尔奖得主激光干涉引力波天文台（LIGO）和意大利的Virgo探测器的数据。结果显示，这些引力波对应的黑洞合并事件质量为100至300倍太阳质量，成为天文学记录中最重的引力波事件。 为了更好地理解这些黑洞的形成机制，贾尼实验室还转向了欧洲航天局和NASA即将在21世纪30年代末发射的空间激光干涉仪（LISA）任务。在另外两篇发表在《天体物理学报》上的论文中，《黑洞性星海：刻画LISA对恒星级黑洞双星的签名特征》由鲁伊斯-罗查领导，《两个黑洞的故事：多频带引力波测量反冲速度》则由前暑期实习生索比特·拉扬领导。研究表明，LISA能够在这些黑洞合并前几年就开始追踪它们，从而揭示其起源、演化和最终命运。 第四项研究同样发表在《天体物理学报》上，题目为《矩阵无故障：噪声工件下的引力波信号稳健重建》，由博士后研究员钱亚楠 leadership 带领。该研究展示了一种通过人工智能模型，确保从环境中和探测器噪音中提取的黑洞信号不被破坏的方法，进一步扩展了贾尼的“AI新信使”计划，该计划与数据科学研究所合作。 研究人员希望这些新的发现能够加强中等质量黑洞作为引力波探测网络中最激动人心的来源之一的地位。每一次新的检测都将帮助科学家更接近理解这些黑洞为何落入这一神秘的质量范围。未来，耶利卡尔计划探讨如何利用月球上的探测器来观察中等质量黑洞，尤其是在低频引力波方面。这将有助于识别黑洞所处的环境，这是地球上的探测器无法实现的。 背景补充 范德比尔特大学月球实验室计划是一个致力于探索月球科学的创新项目，贾尼教授作为该计划的创始人，领导着多项前沿研究。此外，贾尼还将参与美国国家科学院、工程院和医学院的一项NASA资助的研究，旨在确定高价值的月球探索目的地，以解决十年级的科学目标。他将担任太阳物理学、物理学和物理科学小组的成员，探讨人类登月对太阳物理、空间天气、天文学和基础物理研究的推动作用。 这些研究不仅加深了对中等质量黑洞的认识，也为未来的月球探索提供了新的科学方向，有望培养出新一代的学生，他们的发现将受到月球环境的重大影响。