根据新的地图集，黑洞周围有许多神秘事物。现在，一个天文学家小组提出了一个新的解决方案——为什么这么多观测到的黑洞比预期的更大？一个新的模型表明，它们的生长可能与宇宙的膨胀“宇宙耦合”。
2015年，在激光干涉引力波天文台（LIGO）的帮助下，科学家首次发现了引力波——时空结构本身的波纹。这些波是在灾难性事件中产生的。最常见的是黑洞之间的碰撞。天文学家可以通过这些波反向计算合并中两个天体的质量。然而，他们注意到了一些奇怪的事情。
研究小组希望在大多数合并中看到的最常见的黑洞类型是恒星黑洞。这些黑洞是由大质量恒星坍缩形成的，它们的质量预计约为太阳的5到30倍。但是LIGO团队发现了几个更大的黑洞——例如，有记录以来最大的碰撞是两个质量分别为65和85个太阳的黑洞之间的碰撞。
那么这些黑洞是怎么变得这么大的呢？最常见的解释是它们通过吞食物质而生长，包括灰尘、气体、恒星或其他黑洞。但新研究中的科学家现在提出了一个相当奇怪的替代方案——黑洞的质量可能会随着宇宙的膨胀而增加，研究小组称之为“宇宙耦合”效应。
这听起来可能很奇怪，但这种想法并非完全没有先例。爱因斯坦的相对论暗示了这种可能性，光已经是一种宇宙耦合，因为它随着宇宙的膨胀而失去能量，并为这种膨胀提供能量。
“我们认为应该考虑相反的影响，”该研究的合著者邓肯·法拉（Duncan Farrah）说。“如果一个黑洞是宇宙耦合的，并且在不消耗其他恒星或气体的情况下获得能量，那么狮子座处女座会观察到什么？”
研究小组指出，当一个黑洞被建模时，它通常是在一个不膨胀的模拟宇宙中进行的。这是为了简单起见，但可能会掩盖宇宙耦合的任何影响。因此，在新的研究中，研究人员进行了模拟来考虑这种扩展。
他们模拟了数以百万计的恒星，并通过它们的出生、生命和死亡形成了黑洞——重要的是，他们将黑洞的质量与模拟宇宙的大小联系起来。这意味着随着时间的推移，这些黑洞对变得越来越大，因为它们螺旋形地彼此靠近，最终碰撞。
也许毫不奇怪，合并后的黑洞有更大的质量，但它似乎也会导致更多的合并。平心而论，这些预测似乎与狮子座和处女座合作的数据相当一致。
研究人员说，新模型运行良好，因为它不需要改变我们对恒星形成、生存和死亡的现有理解。但当然，这个问题远未得到解决——目前关于黑洞吞噬物质并相互吞噬的观点可能是一个更简单的解释。
这项研究的合著者迈克尔·泽文说：“黑洞合并的许多方面都是未知的，例如主要的形成环境和贯穿其一生的复杂物理过程。”。“尽管我们使用了一个模拟的星团，它反映了我们目前拥有的数据，但仍有很大的回旋余地。我们可以看到宇宙耦合是一个有用的想法，但我们无法测量这种耦合的强度。”
随着引力波观测站变得更加敏感，特别是随着新的观测站（如基于空间的Lisa）加入到搜索中，这一想法可以得到验证。
这项研究发表在《天体物理学杂志快报》上。