一项分析引力波数据的研究表明，宇宙中一些质量异常巨大的黑洞并非由恒星直接坍缩形成。相反，它们是在密集的星团中，由多个较小黑洞反复碰撞、合并而成的“第二代”产物。这些超重黑洞展现出的高速且方向混乱的自旋特征，为黑洞可以通过合并不断增长的理论提供了关键证据。
一种“不可思议”的黑洞
传统的恒星理论可以解释两种黑洞的形成：
- 恒星级黑洞： 由大质量恒星死亡时坍缩形成，其质量通常在太阳的 10 到 40 倍之间。
- 超大质量黑洞： 位于星系中心，质量可达太阳的数百万甚至数十亿倍，其起源与宇宙早期过程有关。
然而，在两者之间存在一个理论上“不可能”的类别：质量介于太阳 40 到 100 倍的黑洞。它们太重，无法由单个恒星死亡形成，但又不够大，不符合早期宇宙的形成机制。尽管物理学认为它们不该存在，但引力波探测器却频繁地发现它们。
来自引力波的线索
科学家们曾推测，这些“不可思议”的黑洞可能是由多个较小的黑洞合并而成的。但直到引力波探测器出现，才有了验证这一想法的工具。这些设备能够测量时空因天体剧烈碰撞而产生的微小涟漪。
自 2015 年首次探测到黑洞合并以来，新的信号不断揭示出这类碰撞比想象中更为普遍，并让我们能更深入地了解黑洞的特性。
“第二代”的独特印记
通过分析全球三大天文台记录的 153 次黑洞合并事件，研究团队发现了两种截然不同的群体：
- 第一代黑洞： 质量在太阳 40 倍以下的黑洞，其自旋速度较慢且方向规整。这符合恒星坍缩后形成的黑洞的预期特征。
- 第二代黑洞： 质量超过太阳 45 倍的黑洞，则表现出高速且方向混乱的自旋。这种统计学上的特征，只有在天体经历过一次或多次合并后才会出现。
这正是黑洞在致密星团中反复合并时所预期的确切特征。
简而言之，这项研究表明，宇宙中那些最重的黑洞并非“天生”如此，而是“后天建成”的。它们是在宇宙最拥挤的环境中，由前几代黑洞不断碰撞、组装而成的产物。这证实了宇宙会“回收”并“再生”黑洞，使其变得越来越大。