天文学家发现合并中产生的黑洞携带着有关其祖先的信息

天文学家认为，大多数(如果不是全部)星系的中心都存在一个巨大的黑洞，其质量是太阳的数百万甚至数十亿倍。这些超大质量黑洞不能直接通过大质量恒星的坍缩而产生，而质量是太阳数十倍的恒星质量黑洞则不然，因为没有一颗恒星足够大到可以诞生如此巨大的物体。

这意味着一定存在着让黑洞增长到如此巨大质量的过程。虽然黑洞周围气体、尘埃甚至恒星的消耗可以促进这种增长，但更快的累积质量的途径是不断合并越来越大的黑洞。

佛罗里达大学物理系的 Imre Bartos 和 Oscar Barrera 在《天体粒子物理学》上发表的一篇论文详细介绍了在这种合并中产生的一些“子”黑洞如何携带有关碰撞形成它们的“母”黑洞的信息。

“我们发现，由其他黑洞碰撞而产生的黑洞携带着有关其祖先黑洞属性的信息，包括祖先黑洞的自旋和质量，”巴托斯说。“我们研究的主要新重点是重建祖先黑洞的自旋，以先前专注于祖先黑洞质量的研究为基础。”

黑洞的辨识特征非常少，只有质量、角动量或“自旋”和电荷的变化。美国普林斯顿大学理论物理学家约翰·惠勒 (John Wheeler) 对此作出了如下描述：“黑洞没有毛”。巴托斯补充道，即使面对这几个特征和“无毛定理”，我们仍然可以利用黑洞的自旋来揭示其起源的细节。

“例如，黑洞从周围的气体中吸取能量，或者之前的‘母’黑洞碰撞，可能会导致高自旋，而在通过恒星的死亡和坍缩而诞生时，黑洞通常具有较低的自旋，”巴托斯继续说道。

为了开展这项研究，巴托斯和巴雷拉使用了一种名为贝叶斯推理的数学技术，将测量的黑洞特性及其先前的预期作为输入，并输出推断出的祖先黑洞特性分布。这项研究恰逢其时，因为物理学家正在利用时空中的微小涟漪(称为引力波)来了解有关黑洞碰撞和合并的更多信息。

“最近对黑洞合并的观察暗示了黑洞装配线(多个黑洞连续合并的地方，从而形成越来越重的黑洞)在宇宙中可能很常见。

“这引出了一个问题：我们如何才能从最新一代的测量结果中恢复祖先黑洞的特性，”巴托斯说。“我对揭示这些黑洞过去发生了什么以及在那里找到前几代黑洞的指纹的侦探故事很着迷。”