自第一次观察在2015年黑洞合并的研究中，天体物理学家一再对它们的巨大质量感到惊讶。他们最初预计黑洞的质量不到太阳质量的40倍。然而，LIGO和室女座天文台却做到了发现许多黑洞的质量大于50个太阳质量，有些黑洞的质量相当于100个太阳质量。一个新的研究发表在《天体物理学杂志通讯》上是第一个证明大黑洞质量和小黑洞质量都可以由单一途径产生的，其中黑洞从宇宙本身的膨胀中获得质量。
超大质量黑洞周围的吸积盘，喷射状结构从吸积盘流出。黑洞的巨大质量扭曲了时空，使得吸积盘的远侧可以被看成是黑洞上方和下方的图像。图片来源:DESY科学传播实验室。
天文学家通常会在一个不膨胀的宇宙中模拟黑洞。这是一个简化爱因斯坦方程的假设，因为一个不增长的宇宙要追踪的东西就少得多了，”夏威夷大学马诺亚分校物理与天文系的天文学家凯文·克罗克教授说。
“但也有一个权衡:预测可能只在有限的时间内是合理的。”
因为LIGO-Virgo探测到的单个事件只持续几秒钟，所以在分析单个事件时，这种简化是合理的。但这些合并可能需要数十亿年的时间。
在一对黑洞形成和它们最终合并之间的这段时间里，宇宙发生了深刻的发展。
如果仔细考虑爱因斯坦理论中更微妙的方面，那么就会出现一种惊人的可能性:黑洞的质量可能会与宇宙同步增长，克罗克教授和他的同事称之为“宇宙耦合”的现象。
宇宙耦合物质最著名的例子就是光本身，它会随着宇宙的增长而失去能量。
“我们考虑了相反的效果。如果黑洞是宇宙耦合的，并且不需要消耗其他恒星或气体就能获得能量，LIGO-Virgo会观测到什么?夏威夷大学马诺亚分校物理与天文系和天文研究所的天文学家邓肯·法拉教授说。
为了调查这一假设，研究人员模拟了数百万对大恒星的诞生、生存和死亡。
任何两颗恒星都死亡而形成黑洞的对都与宇宙的大小有关，从它们死亡的时候开始。
随着宇宙的持续增长，这些黑洞的质量也在不断增加，因为它们螺旋般地相互靠近。
结果是，当它们合并时，不仅有更大质量的黑洞，而且有更多的合并。
当科学家们将LIGO-Virgo的数据与他们的预测进行比较时，他们相当一致。
“这个新模型很重要，因为它不需要改变我们目前对恒星形成、演化或死亡的理解，”他们说。
“新模型和我们目前的数据之间的一致，仅仅是因为承认了现实中的黑洞在静态宇宙中不存在。”
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凯文·s·克罗克等．2021.宇宙学耦合紧致物体:ligo -室女座质量和红移分布的单参数模型。ApJL921年,戏;2041 - 8213 . doi: 10.3847 / / ac2fad
