距离 70 亿光年远，一对正在碰撞的已经交付，在闪亮的拼盘，最受欢迎的检测之一天文学——极其难以捉摸的“中量级”黑洞，位于恒星质量黑洞和超大质量黑洞之间。
然而，这两个碰撞的黑洞不仅结合形成了这个中等质量黑洞，而且其中一个是另一个黑洞独角兽——正好落在恒星质量黑洞之间所谓的“上部质量间隙”中和中间体，在银河系中从未检测到黑洞。
“这次活动提出的问题多于它提供的答案，”LIGO 成员、加州理工学院物理学家艾伦·韦恩斯坦 (Alan Weinstein) 说道。 “从发现和物理学的角度来看，这是一件非常令人兴奋的事情。”
LIGO 和 Virgo 干涉仪于 2019 年 5 月 21 日检测到的碰撞引力波信号与之前的碰撞检测相比极其短。
但经过艰苦的分析工作发现，合并的产物是一个质量约为太阳 142 倍的黑洞，而产生它的两个物体的质量分别为 66 和 85 个太阳质量。 这比我们首次探测到五年来探测到的任何黑洞碰撞都要大。
“从一开始，这个只有十分之一秒长的信号就对我们确定其起源提出了挑战，”理论物理学家亚历山德拉·博南诺 (Alessandra Buonanno) 说道德国马克斯·普朗克引力物理研究所和马里兰大学的教授。
“但是，尽管持续时间非常短，我们还是能够将信号与黑洞合并的预期相匹配，正如爱因斯坦理论所预测的那样，我们意识到我们第一次目睹了一个中等质量黑洞从黑洞母体中诞生，而它很可能是由早期的双星合并产生的。”
这些结果不仅为中等质量和上部质量间隙黑洞提供了新的线索，而且是理解另一个黑洞之谜的关键——超大质量野兽如何变得如此巨大。
即使在最好的时候，黑洞也是一个谜。 由于它们不会发射或反射我们可以检测到的任何辐射，因此我们通常甚至不知道它们在那里，除非它们正在积极吞噬物质——这一过程会从黑洞外部发射大量辐射。
模拟显示引力波从合并前的螺旋波中传出。 （Deborah Ferguson、Karan Jani、Deirdre Shoemaker、Pablo Laguna、佐治亚理工学院、MAYA Collaboration）
但是中等质量黑洞呢？ 它们只是一个谜中的谜——因为它们的数量似乎并不多。 我们已经探测到恒星质量的黑洞，其质量高达太阳的 100 倍； 我们还发现了超大质量黑洞，通常比恒星质量黑洞大一百万到十亿倍。
天文学家有进行检测他们认为很有可能中等质量黑洞，但是——与大多数黑洞探测一样——他们是间接的，因此仍无定论。
但引力波使我们能够直接探测黑洞双星及其合并的产物。 这使得新发现的信号 GW 190521 成为对中等质量黑洞的第一个结论性直接观测。
“天体物理学中最大的谜团之一是超大质量黑洞是如何形成的？”引力波天文学家克里斯托弗·贝里说西北大学。
“它们是房间里数以百万计的太阳质量的大象。它们是从恒星质量黑洞中生长出来的，这些黑洞是在恒星坍塌时诞生的，还是通过未被发现的方式诞生的？我们长期以来一直在寻找中等质量的黑色黑洞。”现在，我们有证据证明中等质量黑洞确实存在。”
但那个 85 个太阳质量的黑洞也是一个奇迹。 因为，根据我们的模型，超过约 65 个太阳质量的黑洞无法由单颗恒星形成，如恒星质量黑洞。
这是因为前身恒星质量如此之大，以至于它们的超新星被称为配对不稳定超新星- 应该完全消灭恒星核心，不留下任何东西会因引力塌缩成黑洞。
这就产生了我们所说的“上部质量间隙”（下部质量间隙位于黑洞和中子星之间；你可以在这里阅读相关内容如果你喜欢）。 GW 190521 的 85 个太阳质量黑洞是在这个质量间隙中第一个被自信检测到的黑洞。
它提出了另一个难题。 在这个质量间隙中检测到黑洞可能意味着我们并不像我们想象的那样了解大质量超新星。 或者，也许更有可能的是，85 个太阳质量的黑洞是早期合并的结果。
当然，在引力波天文学还处于起步阶段的现阶段，我们无法判断该事件本身是否是一个异常值。
“我们还不知道 GW190521，这个令人惊讶的发现和首次观测到的中等质量黑洞，是一种全新的双星黑洞，还是只是我们迄今为止所看到的源光谱的高质量端， ”说德国汉诺威阿尔伯特·爱因斯坦研究所和德国汉诺威莱布尼茨大学引力物理研究所的物理学家卡斯滕·丹兹曼（Karsten Danzmann）。
第一次进行这些直接检测是非常令人兴奋的，并且代表了最好的科学发现：回答问题，并继续提出大量新问题。
“我们确实正处于引力波天文学的黎明期，”天文学家蔡斯·金博尔说西北大学。 “很难找到比这更好的时机成为一名天体物理学家了。”
