引力波进入黑洞会增加黑洞质量吗?

引力波探测器已经发现跟巨星质量差不多的黑洞存在的直接证据，而事件视界望远镜发现了一张超大质量黑洞图像，该黑洞为太阳质量的数亿倍。

但位于中间的中等质量黑洞，即IMBHs，大约是太阳质量的100到100,000倍，还有待直接观测。根据在《自然天文学》上发表的论文，研究者发现他们的新数学工作将为未来使用引力波探测器探测黑洞的研究铺平道路。

地球上的三重引力波探测器——美国两个激光干涉引力波天文台探测器（LIGO）和意大利室女座探测器（Virgo）——在时空中发现一些涟漪，称作引力波，产生于黑洞相互绕动合并时。目前观测到合并形成的最大黑洞，是太阳质量的80倍。但是较大质量的黑洞会产生一个目前探测器可听到的低频。中等质量黑洞也许坐落在群星之中，也叫球状星团， 或许他们是银河系中存在更大黑洞的先兆。这难说啊！

“我研究黑洞已经相当长一段时间了，当我开始研究时，这些似乎更像一个神话。”

由范德比尔特（Vanderbilt）的卡兰·贾尼（Karan Jani）领导的研究人员描述了如何使用即将出现的引力波实验组合来发现成对的中等质量黑洞。未来的太空引力波观测基地，即LISA 将能观测黑洞在最低频下相互合并。探测的最响部分是融合本身，将在更敏锐的地面试验中展示出来。为了提高来自地球观测的敏锐度，科学家们正致力于改善名叫旅行者的激光干涉引力波天文台（LIGO），和两台新探测器分别是欧洲爱因斯坦望远镜（the Einstein Telescope）和美国无地震区的宇宙探索者（the Cosmic Explorer）。

该团队对比了黑洞质量和距离的不同组合，通过试验能看到它们并且看到信号的样子。 对于为太阳质量1000至3000倍的成对的中等质量黑洞，LISA加上爱因斯坦望远镜也许能看到这种合并产生于数十亿光年外（对于较重的组合，即黑洞大于另一个黑洞的组合，距离越短）。据论文称，最敏锐的仪器组合可能是LISA和爱因斯坦望远镜，即使LISA和航海家（Voyager）仍能主导观测小于太阳质量2000倍的中等黑洞。

换句话说，如果中等黑洞存在并且它们合并的话，那么被推荐的引力波试验应该能够发现它们。该论文提出了它们的信号也许是什么样子。 另外， 这里已经有中等质量黑洞存在的直接证据， 一种称为CO-0.40-0.22物质的无线电波形式。

这是令人兴奋的研究。“这篇论文是独特的，因为首先我看到了计算IMBI波形图的不同方法。大体上我们的团队已经了解到LISA 和航海家能探测到这种二进制，但该论文完成了详细的计算并提供了计算公式。 ”纽约皇后区社区学院研究黑洞的助理教授吉利安·贝洛瓦里（Jillian Bellovary）在一封电子邮件中告诉吉兹莫多(天文在线)。“这些计算将帮助我们团队解释来自引力波探测器的信号；我们拥有的波形图计算越多，我们越能更好地理解探测器正在告诉我们什么。”

但是这项工作主要是数据主导模式， 我们仍不知道在宇宙中的中等质量黑洞有多常见。“在LISA任务期内（4-10年），它们可能什么都不会发生，如果IMBHs 真的稀少的话，” 贝洛瓦里说道。“要探测器一直在线才有办法知道。”实际上，这将要求提供资金和建立一些新的或者升级试验。

但一件清楚的事：物理学家只是擦到了观测的黑洞科学的表面， 而且这里有一整个物体动物园尚待发现。