科技日报记者 张梦然
据《自然》杂志1日报道，在LIGO-Virgo-KAGRA（LVK，一个全球引力波天文台网络）发表的针对双黑洞系统的第四版引力波瞬变目录（GWTC-4）数据中，国际科学家团队首次检测到了黑洞质量存在“禁区”的证据。这些发现支持了特定质量黑洞因不稳定性而无法存在的证据，其会在次质量黑洞（特定双黑洞系统中较小的那个）中出现。这些发现也为恒星和黑洞的演化提供了见解。
恒星演化理论预测，某些超大质量恒星会发生被称为“对不稳定超新星”（Pair-instability supernova）的爆炸事件，其威力和破坏性之大，甚至不会留下任何黑洞残骸。这一过程预计会在可存在的质量范围内形成缺口，即“对不稳定质量缺口”，预测范围为太阳质量的50—130倍。此前缺乏此类缺口存在的证据，但引力波天文台是探测“对不稳定超新星”爆发结果的一个可靠途径，因为它们有能力探测此类巨大宇宙事件发出的信号。
LVK是当前全球范围内进行地面引力波探测与研究的国际科学合作组织，由位于美国的激光干涉引力波天文台（LIGO）、欧洲的“室女座”引力波探测器（Virgo）和日本的神冈引力波探测器（KAGRA）三大引力波观测项目的科学团队联合组成。此次，合作组发布的第四版引力波目录数据聚焦于双黑洞系统内的质量分布。包括澳大利亚蒙纳士大学科学家在内的团队报告称，分析结果提供了此类系统中次质量黑洞的“对不稳定质量缺口”的证据。这类缺口在双黑洞系统的较大黑洞中均未见，但在约44—116倍太阳质量范围内不存在次黑洞。科学家团队认为，这一缺口与双黑洞自旋行为变化的质量范围一致，可能反映了潜在的对不稳定性过程。
科学家提出，此类系统中的主黑洞形成方式可能与“对不稳定性超新星”形成的次黑洞不同。这些发现有助于加深对超大质量恒星演化的理解。
总编辑圈点
这次成果发现了一枚关键的“宇宙指纹”，为人们理解黑洞起源与恒星演化提供了全新依据。而它更大的影响，是赋予了引力波数据考古的能力：未来，我们不仅能“听到”黑洞合并的巨响，更能从统计到的黑洞“体重”和“配对”信息中，反推它们的形成历史与身世来源。这标志着引力波研究正从发现个别事件，迈入通过大规模群体普查来理解宇宙规律的新阶段，为我们绘制更完整的黑洞家族谱系图，打下了坚实的基础。
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