这张图展示了激光干涉引力波天文台（LIGO）在2017年11月17日检测到的五次合并中涉及的黑洞的质量。（图片来源：LIGO）
有一群怪物潜伏在黑暗的宇宙里，天文学家正试图去了解它。
这些怪物就是成对的黑洞，它们的质量大约是太阳的五到几十倍，它们相互碰撞，形成更大的黑洞。本周，激光干涉引力波天文台（LIGO）的科学家们宣布，今年夏天的早些时候，他们发现了另一种黑洞合并的引力波信号，这是自2015年以来的第5次，并涉及到此前LIGO所探测到的一些最轻的黑洞。
“我们正在以一种前所未有的方式了解黑洞，”西北大学博士生、LIGO合作的一名研究人员Eve Chase说道。
制造波澜
LIGO的目的是检测引力波，或空间本身的涟漪。爱因斯坦表明，像恒星和行星这样非常大的物体，对于宇宙的影响就像是丢在床垫上的保龄球一样（他还表示，时间与空间有着根本的联系，他称之为太空的组织构成）。当大量物体在时空中快速移动时，会产生引力波。
2015年9月14日，LIGO首次直接探测引力波，这是在爱因斯坦首次预测引力波的100多年后（检测是在2016年2月宣布的），时空涟漪来自于两个相互环绕的黑洞，它们越来越靠近，直到它们最终相撞。LIGO探测到的所有5个黑洞合并事件都涉及所谓的恒星质量黑洞，它们的质量大约是太阳的5到100倍。
“我们有五个不同的小黑洞家族，各有各的怪癖，”Chase说道，“每个黑洞的检测都有所不同。有些很吵杂，有些很遥远，有些有较轻的质量，有些有相近的质量。”
在LIGO 2015年的检测之前，研究人员可以通过寻找来自恒星或环绕黑洞的物质环来间接观察恒星质量黑洞。通过x射线探测到的恒星质量黑洞通常高达太阳质量的10到20倍，但LIGO探测到的一些黑洞更大（这对科学家来说有点出乎意料）。
Credit: LIGO
这张图展示了黑洞和中子星，它们都是通过重力波和光来探测到的，按质量进行排序。LIGO探测到的黑洞是蓝色的，大部分都比通过光探测到的恒星质量黑洞重。而LIGO在2017年6月8日发现的黑洞则与使用光探测到的黑洞更接近。（图片来源：LIGO）
但本周，LIGO在6月8日宣布，该仪器探测到一个合并的黑洞，其中包括一些最轻的黑洞，其质量是太阳质量的7倍和12倍。Chase表示，这次合并形成了一个18倍重于太阳质量的黑洞，在合并中损失了一些质量，这是LIGO检测到的质量最轻的合并黑洞。这次的合并与在2015年12月26日的合并中所发现的黑洞的质量非常相似。
“这次活动的主要原因是质量，”蔡斯说道，他是6月8日事件分析的领导者，“6月8日的事件与之前通过X射线观测探测到的黑洞质量一致，让我们可以将通过X射线观测到的黑洞与引力波探测的黑洞进行对比，从而能建立两个不同的黑洞种群之间的联系。”
Chase表示，LIGO正在迅速发现那些黑洞，并且可以很快地得出那些基于光的观测信息，这些信息是在合并首次发现之前所发现的。LIGO在这次搜索活动中也有一个同伴：8月，处女座引力波天文台在意大利上线，两个天文台在8月14日进行了两次联合信号探测，包括8月14日进行的一次黑洞合并，以及8月17日首次发现的双星合并。
Chase表示：“我们正处于了解这些双黑洞的开始阶段。”
Chase在一封电子邮件中写道：“这些双星系统既可以单独形成，也可以在恒星环境的‘时代广场’，即星系团密集的区域。”
“在密度大的环境中出生的恒星比孤立的恒星更容易受到撞击，从而对系统的轨道和自转会产生持久的影响。”在LIGO和处女座观测台在进行100个左右的黑洞探测之后，可能就可以确定在密集环境中与孤立环境中所形成的黑洞的比例。
LIGO的科学家现在就像动物学家一样，在野外研究稀有物种——他们的任务是试图分辨出个体的特征和整个种群的特征。
“我们不能仅用5个事件就得出任何结论，但我们正在探索双黑洞的形成，”她补充道。
但Chase表示，天文学家们将利用到目前为止所做的探测，来估计这些太阳质量级的双黑洞中有多少是潜伏在星系里的。每一个新的发现将有助于改进这些估计。
LIGO正在进行另一次升级，这将提高它的灵敏度，增加它可以搜索到引力波的天空体积。它下一次将于2018年秋季开始观测。
