2015年，在地球上探测到两个黑洞产生的时空涟漪时，两个黑洞被捕捉到并合。从那时起，引力波探测器发现了更多这样的事件，拓宽了我们对科学界已知的最宏大的碰撞的理解。现在，一组天体物理学家通过分析这些探测数据提出，超大质量黑洞实际上是随着宇宙本身膨胀的。
宇宙正在加速膨胀，但并不是所有的物质都在变大。相反，像星系这样的巨大质量物质，随着中间空间的膨胀，彼此距离会越来越远。
我们不会在原地经历这种膨胀，因为引力将我们的太阳系和其他物质集合在一起，但是当我们向太空望去，注意到遥远的星系正在加速远离我们时，我们可以看到这种膨胀（我们从它们那里看到的光是 "红移 "的，这意味着波长被膨胀的空间拉长了）。没有人确切地知道为什么宇宙膨胀得越来越快，但天体物理学家将此归咎于一种无法解释的东西，即暗能量。
然而，根据一篇新的研究论文，宇宙的膨胀实际上可能会使某些物体变得更大。研究人员认为，超大质量黑洞的质量足够大，寿命也足够长，足以受到这种膨胀的影响，这意味着，与地球、太阳或其他受引力束缚的物体不同，黑洞明显地与宇宙一起生长。这篇论文于上周发表在《天体物理学快报》上。
2015年的探测是由LIGO-Virgo合作进行的，使用激光束和镜子来捕捉被称为引力波的时空涟漪。这篇新论文背后的团队研究了像造成2015年信号的两个物体的黑洞。
“在任何单独的合并中，LIGO-Virgo看到的东西就像一个新系列的精彩预告片的最后10秒。而我们提出的模型描述了整个系列的故事弧线，将用于制作预告片的片段放入背景中。”夏威夷大学马诺亚分校的天体物理学家邓肯·法拉解释道。
该研究小组模拟了黑洞的大小与宇宙膨胀的比例，发现黑洞在相互旋转时就会增大。（黑洞的这种膨胀甚至会发生在那些没有螺旋状旋转的黑洞身上——这些是我们通过探测引力波可以看到的。）星系中心的黑洞也会随着宇宙而膨胀。
凯文·克罗克是夏威夷大学的天体物理学家，也是这篇论文的合著者，他在告诉媒体：“我们已经提出，任何黑洞的质量都与宇宙的大小成比例，提高到某个指数。”这个指数给出耦合的“强度”。在任何膨胀的宇宙中，所有黑洞的质量都将以这种方式增长。如果宇宙在加速膨胀，黑洞的质量就会越来越快。所以不是扩张的加速导致了增长，而是扩张本身。”
通常情况下，黑洞是在一个不膨胀的宇宙中建模的——基本上，这是一个瞬间的测量，允许天体物理学家计算黑洞的质量等等，不考虑宇宙的膨胀的影响。
黑洞是宇宙中密度最大的已知物体，是在巨大的恒星坍缩时形成的。黑洞可以在很长的时间尺度内（有时需要数十亿年）通过合并将彼此拉到一起。由于这些合并需要很长时间，这意味着黑洞形成时的宇宙比黑洞实际合并时的宇宙要小得多。根据芝加哥大学天体物理学家、NASA哈勃研究员、这篇论文的合著者迈克尔·泽文的说法，任何合并的质量都取决于它们最初的大小，它们轨道的形状和大小，当然还有它们的年龄。
这在很大程度上仍然是一种假设，但宇宙学耦合——即一个粒子或物体的属性与宇宙的属性相关——在其他地方确实存在。光子，或光粒子，在宇宙学上是耦合的，但是是相反的。黑洞在成长过程中获得能量，而光子则随着宇宙的扩张而失去能量，因为它们的波长会随着时间的推移而被拉长。
更让人兴奋的是，耦合特性并非黑洞和光子所独有。密歇根大学天体物理学家、这篇论文的合著者塔尔在电子邮件中告诉媒体，更普通质量的物质，比如你自己的身体或太阳核心，会与宇宙膨胀的速度耦合得非常非常弱。塔尔说：“似乎这种效应只有在我们宇宙中最极端的环境中才能观察到，比如黑洞，可能还有中子星。”
目前，这只是一个想法，但一旦新的引力波探测器建成，研究这些波纹的人将能够更具体地找到它们的起源，并更好地了解碰撞是如何进行的。即将上线的新望远镜将能够对可观测宇宙中的几乎任何事件进行成像，使天文学家能够更好地观察这些现象及其影响。也许我们正处于新事物的边缘。
（独家编译：科幻世界）
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