研究引力波的科学家认为，他们搞清楚了宇宙如何制造出最大的黑洞——剧透：不是通过恒星死亡时那种常见的戏剧性坍缩。相反，这些宇宙重量级人物似乎是惯犯，通过多次碰撞在比东京地铁早高峰还拥挤的星团中成长。

由卡迪夫大学领导的研究深入分析了LIGO-Virgo-KAGRA引力波瞬变目录4.0版（GWTC4），该目录记录了153次可靠的黑洞合并。研究团队在《自然·天文学》上发表文章，重点关注最大的黑洞是否是“第二代”天体——由死亡恒星形成的黑洞相互撞击，然后在恒星密度高达太阳附近百万倍的密集恒星环境中再次合并。

“引力波天文学现在做的不仅仅是统计黑洞合并，”卡迪夫大学的首席作者法比奥·安东尼尼博士说。“它开始揭示黑洞如何成长、在哪里成长，以及这对大质量恒星的生死意味着什么。”分析识别出两个不同的黑洞群体，其中较重的黑洞表现出一种特殊的自旋行为——快速自旋且方向随机，这正是密集星团中反复合并所预期的结果。

“最让我们惊讶的是，高质量黑洞作为一个独立群体如此清晰地凸显出来，”合著者伊索贝尔·罗梅罗-肖博士补充道。“与低质量系统不同……高质量系统具有更快的自旋，方向似乎随机。这正是你在密集星团中反复合并所预期的确切特征。”

该研究还支持了关于45个太阳质量附近存在神秘“质量间隙”的证据，在这个质量范围内，特定大小的恒星会爆炸得如此剧烈，以至于不会留下黑洞。“当前样本中最大的黑洞似乎在告诉我们星团动力学，而不仅仅是恒星演化，”安东尼尼指出。“大约45个太阳质量以上，自旋分布发生变化……这自然可以解释为这些黑洞已经在密集星团中经历过早期合并。”

展望未来，研究人员表示，这些数据可能有助于探测大质量恒星内部的核物理，因为对不稳定性质量间隙取决于恒星核心的反应。“未来，引力波数据可能帮助科学家研究核物理，”合著者法尼·多索普卢博士说。毕竟，没有什么比一个经历过多次宇宙碰撞的黑洞更能体现“核物理”了。