科學家又烏龍了？史上第一個中等質量黑洞，可能是傳説中的天體

缺失的黑洞

在宇宙中，黑洞一共分為三種：恆星級黑洞、中等質量黑洞以及超大質量黑洞。

顧名思義，恆星級黑洞是由大質量恆星坍縮形成的，其質量在太陽的3-100倍之間；超大質量黑洞被認為形成於宇宙早期，其質量通常在太陽的100萬倍以上，最大甚至可能達到太陽的1000億倍。而處於二者之間的，就是中等質量黑洞。

理論上説，的確如此，但科學家們此前從未在宇宙中觀測到中等質量黑洞，這是非常詭異的一件事。黑洞在質量方面的分佈就像是被攔腰截斷了一樣，少了關鍵的一環，這儼然成了困擾科學家的一大宇宙謎題。

直到2019年5月21日，情況發生了變化。在距離地球70億光年的地方，人類的引力波探測器接收到了一次極為特殊的引力波，並將其命名為GW 190521。在對這個信號進行分析之後，科學家們興奮了：這不僅是迄今為止人類探測到的最為劇烈的一次宇宙撞擊，甚至形成了科學家們尋覓已久的中等質量黑洞。

研究表明，這次撞擊的主角是兩個質量分別為太陽65倍和85倍的黑洞，它們撞擊後形成了一個質量為太陽142倍的黑洞——這恰好是中等質量黑洞的範圍。當時，科學家們十分喜悦，慶祝着歷史上第一個被發現的中等質量黑洞。

遭受質疑

然而，就在大家慶祝的時候，有人提出了一個問題：如果它不是黑洞呢？

這不是憑空問出來的問題，其中有一些比較可靠的依據。

一旦一個黑洞質量超過太陽的65倍，它就不可能直接從大質量恆星坍縮而來。根據現有的黑洞模型，科學家可以通過一個黑洞的質量推測形成它的恆星質量有多大。按照太陽質量的65倍來計算的話，這個恆星的質量將會非常驚人。這倒不是説它不可能存在，只不過如此巨大的恆死亡時會形成所謂的不穩定對超新星，爆發時會炸得一點都不剩，更不用説黑洞了。

因此，在這次引力波事件中，那個85倍太陽質量的黑洞就顯得有些怪異了。當然，我們也有理由認為這個黑洞也是由兩個黑洞併合之後形成的，但是西班牙的科學家們卻認為，這裏可能有另一個答案。他們認為，這裏可能隱藏着一個此前僅僅存在於理論上的天體——玻色子星。

玻色子星

根據自旋的不同，基本粒子可以分為費米子和玻色子，我們通常説的光子、聚集夸克的膠子以及所謂的上帝粒子都是玻色子。而組成常見物質的質子和中子其實都是由一種名為夸克的費米子構成，也就是説，我們能夠看到的天體，都可以稱為“費米子星”。

科學家認為，宇宙中可能也有由玻色子高度聚集形成的天體。這種天體有點類似於黑洞的奇點，並且也可以具有極其恐怖的質量，但是並不吸收光，而是像是透明一樣允許光通過，因此在某種方面來講也有點類似於黑洞。

西班牙瓦倫西亞大學的天體物理學家指出：“我們的結果表明，根據現有的數據，的確很難區分這兩種情況，但是鮮有人知的玻色子星可能性更高。這太叫人興奮了，至少到現在為止，我們的玻色子星模型仍然很不完善，有很多亟需發展的地方。在這種情況下，如果有更加完善的模型，將會給我們提供更有力的證據，並且讓我們能夠在玻色子星併合的假設下對此前的引力波觀測結果進行審視。”

實際上，對於黑洞是不是玻色子星的質疑早就存在了。遠了不説，去年9月的時候，我們就曾經發文介紹過荷蘭拉德堡大學和德國歌德大學的天體物理學家Hector Olivares對M87黑洞的身份進行研究的事情。沒辦法，這兩種天體實在太像了。

正因如此，西班牙加利西亞高能物理研究所的Juan Calderón Bustillo和他的團隊才提出了這樣的問題，希望能夠認真地思考一下GW 190521事件中的兩個主角到底是不是真正的黑洞，以免錯過發現並研究玻色子星的機會。

研究團隊指出：他們的計算結果表明：如果這次引力波事件真的來自於兩顆玻色子星，那麼二者的質量和距離數據都要有所變動，但是不會再出現85倍太陽質量的黑洞問題了。

Calderón Bustillo表示：“首先，我們先把黑洞相撞的想法放在一邊，從解決‘不可能的黑洞’問題中抽出身來。其次，由於玻色子星的併合相對沒那麼劇烈，所以我們推斷，它的距離比LIGO和Virgo估計的要近得多。這導致的另一個結果就是最終形成的黑洞質量也更大，大約是太陽的250倍，因此我們見證了中等質量黑洞誕生的事實仍然是成立的。”

根據他們的分析，兩顆玻色子星碰撞之後會形成一個更大的玻色子星。不過，這顆新的玻色子星非常不穩定，它的最終命運仍然是坍縮成為黑洞。

未來研究的借鑑

不過，畢竟這兩顆天體已經消失了，而碰撞的直接產物不論是不是玻色子星，如今都已經變成了黑洞，因此對於科學家們來説，目前也很難驗證該團隊的理論是否正確。

即便如此，這次研究還是非常有意義的，因為它給我們提供了一種借鑑，科學家們未來可以在觀測引力波的時候進行參考，從而驗證這個理論的正確性。

同屬於愛因斯坦廣義相對論推導出來的天體，黑洞如今已經被廣泛接受，而玻色子星仍然停留在理論層面。然而玻色子星並不僅僅意味着一種天體，甚至構成它的粒子有望被證明是暗物質的本質。因此，找到玻色子星對於科學家們來説意義非凡。

也許當玻色子星被發現的那一天，我們將會解開暗物質之謎吧，期待未來的引力波天文學或者更加先進的技術，能夠發現這種傳説中的天體。