本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文2015年是令全世界震驚的一年，因為科研人員利用LIGO首次發現了引力波，正式證明了上世紀五十年代愛因斯坦對引力波的預言。去年5月21日，義大利處女座引力波天文臺和一個研究團隊合作共同發現了宇宙中另一次引力波事件，據了解這次他們所發現的引力波要比2015年的那一次更加明顯，它到底是如何產生的呢？
根據報導，《物理評論快報》和《天體物理學期刊通訊》各自發布了關於去年五月份發現引力波的研究，這兩篇論文都指出那一次引力波是由兩個黑洞合併造成的。經過研究，其中一個黑洞的質量是太陽質量的85倍，另一個是65倍，它們合併之後形成了142倍太陽質量的黑洞，合併損失的8倍質量大多數以引力波的形式釋放出去。
宇宙為什麼會出現引力波？
最早提出存在引力波的人是愛因斯坦，他根據廣義相對論推導出了這一結論。時間和空間統稱為時空，它們會在質量前彎曲，從而產生振動，這種振動就是引力波。通俗點講，引力波就像是往平靜的湖面扔一塊石頭，然後湖面形成一圈圈的漣漪，引力波在宇宙中的存在就類似於湖面泛起的漣漪，科學家們可以通過探測和研究它來獲得重要的天文信息。
宇宙之所以會出現引力波，是因為黑洞的存在。那麼黑洞又是如何形成的呢？它的前身是恆星。恆星演變的結局最終有三種，這是每一顆恆星形成後就已經決定了，因為三種結局都與它們的質量有關係。質量最低的恆星最終會演變成白矮星，它像是宇宙中逐漸熄滅的火種，我們的太陽未來將會迎來這個結局。
質量更高的恆星會通過超新星爆發演化成中子星或者黑洞。如果一顆黑洞的前身是恆星，那麼它被稱為「恆星級黑洞」，它們的質量一般比太陽質量大3~100倍，是宇宙中最小的一類。此外還有另外一類黑洞，即超大質量黑洞，它們主要分布在星系的中心位置，質量比太陽質量大數百萬倍，例如銀河系中心就有一個超大質量黑洞人馬座α。
85倍太陽質量的黑洞是如何形成的？
目前人類的天體物理學中僅存在超大質量黑洞和恆星級黑洞，從未發現過142倍太陽質量的黑洞，也未發現85倍太陽質量的黑洞。然而這次研究發現，去年被探測到的引力波竟然是由一個85倍和65倍太陽質量的黑洞合併而成的142倍太陽質量黑洞，這讓天體物理學家感到疑惑。
一般情況下，恆星內核的光子和氣體會產生對外的壓力，用於抵抗外層物質的重力，從而達到穩定狀態。當恆星內部的核聚變反應進行到形成了大量的鐵元素，如果鐵元素再繼續發生核聚變，那麼恆星就無法產生足夠的對外壓力來平衡外層物質的重力，最終導致恆星發生引力坍縮，引起超新星爆發，促成黑洞的形成。
然而天體物理學體系中存在不穩定性理論，該理論指出恆星受到電子和反電子的影響，最終無法形成65~120倍太陽質量的黑洞，因此這一區間的黑洞被稱為「黑洞質量斷檔」，這就是科學家們對85倍太陽質量黑洞的存在感到疑惑的地方。
最終科學家選擇了這種解釋
85倍太陽質量黑洞的出現挑戰了現有的天體物理體系，這其中的可能性有兩種，一是觀測和研究出現了偏差，二是現有理論體系存在漏洞。對此參與這項研究的科學家們選擇了「奧卡姆剃刀原則」，該原則的內容是「如無必要，勿增實體」，簡而言之就是「最好簡單有效」。
因此對於這類斷檔質量黑洞的出現，科學家們認為最好的方法就是利用原本最簡單的黑洞合併理論進行解釋。