黑洞有一個(gè)質(zhì)量禁區(qū)，在這個(gè)質(zhì)量禁區(qū)內(nèi)無(wú)法存在任何一個(gè)由恒星誕生的黑洞。

為什么會(huì)存在這樣的一個(gè)禁區(qū)呢？

我們大家都知道，大質(zhì)量的恒星在生命的末期，會(huì)以超新星爆發(fā)的方式結(jié)束自己的一生，而這個(gè)時(shí)候若是它的殘骸質(zhì)量超過(guò)奧本海默極限，也就是3.3倍太陽(yáng)質(zhì)量的話，它就會(huì)坍縮為黑洞。

我們看到的恒星級(jí)黑洞，基本都是以這樣的方式誕生的。

所以以我們的直覺(jué)來(lái)看，恒星的質(zhì)量越大，那么它形成的黑洞也就越大。

但真實(shí)的情況：這是一個(gè)誤區(qū)。

真實(shí)的情況是：恒星質(zhì)量過(guò)大的話，它將無(wú)法形成黑洞。

為什么呢？

因?yàn)槲锢韺W(xué)家們?cè)隽艘豁?xiàng)計(jì)算，當(dāng)恒星的初始質(zhì)量超過(guò)130倍至260倍太陽(yáng)質(zhì)量（恒星理論質(zhì)量上限）的時(shí)候，它在生命末期，核心會(huì)產(chǎn)生大量的正反電子對(duì)，而正反電子相遇會(huì)發(fā)生湮滅，從而釋放巨大的能量，這最終會(huì)讓恒星形成一種被稱為對(duì)不穩(wěn)定性的超新爆發(fā)。

這種超新星爆發(fā)會(huì)把恒星炸的完全粉碎，根本不會(huì)給恒星留下一絲演化為黑洞的機(jī)會(huì)。

所以，這樣的過(guò)程就給黑洞的質(zhì)量制造了一個(gè)空白區(qū)，質(zhì)量的區(qū)間大概是50至130倍太陽(yáng)之間，所以位于這個(gè)質(zhì)量區(qū)間的黑洞，幾乎不可能是由恒星坍縮直接形成的。

這個(gè)就是天文學(xué)家所說(shuō)的對(duì)不穩(wěn)定性質(zhì)量禁區(qū)，也就是前面我們提到的黑洞質(zhì)量禁區(qū)。

不過(guò)對(duì)于這個(gè)禁區(qū)，天文學(xué)界一直存在著爭(zhēng)議。

其核心的原因是，我們一直沒(méi)有找到這個(gè)禁區(qū)存在的觀測(cè)證據(jù)，過(guò)去探測(cè)到的黑洞質(zhì)量曲線也是平滑的延伸，根本沒(méi)有那個(gè)所謂的質(zhì)量缺口。

所以，這就讓很多學(xué)者開(kāi)始懷疑，這個(gè)所謂的質(zhì)量禁區(qū)，是不是只是我們的空想呢。

但2026年4月，一項(xiàng)發(fā)表于《自然》期刊的研究，打破了這個(gè)困局，一組由多個(gè)國(guó)家組成的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)，他們找到了證據(jù)。

在過(guò)去，為什么一直沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這個(gè)質(zhì)量禁區(qū)的證據(jù)呢？

這是因?yàn)椋覀兲綔y(cè)到的恒星級(jí)黑洞，其實(shí)有兩種來(lái)源：一種就是由恒星直接坍縮形成的，這個(gè)我們稱為第一代黑洞；另一種則是由兩個(gè)恒星級(jí)黑洞合并形成的，這個(gè)我們稱為第二代黑洞。

第二代黑洞可以由任意質(zhì)量禁區(qū)外的兩個(gè)黑洞合并形成，所以它們的質(zhì)量區(qū)間很隨意。

如此的話，之前我們觀測(cè)到的黑洞質(zhì)量曲線，可能就是被這些隨意質(zhì)量的二代黑洞填滿了，因此才沒(méi)有顯示出質(zhì)量禁區(qū)的斷層。

是不是這個(gè)道理呢？

研究團(tuán)隊(duì)在這次研究中，利用一個(gè)新的思路篩選出了二代黑洞的數(shù)據(jù)，從而繪制出一個(gè)只有一代黑洞的質(zhì)量圖譜。

什么思路呢？

一般，兩個(gè)黑洞合并時(shí)會(huì)產(chǎn)生極強(qiáng)的引力反沖，這樣的反沖會(huì)把合并后的黑洞踢出它所在的星團(tuán)，不過(guò)也還是會(huì)有一小部分留下來(lái)，很小很小的一部分。

那么留下來(lái)的這些二代黑洞呢，它就有可能與一個(gè)第一代黑洞再次合并，當(dāng)然，也有可能與另一個(gè)二代黑洞合并，只不過(guò)，留下來(lái)的二代黑洞數(shù)量很少很少，發(fā)生這樣合并事件的概率非常的低，絕大多數(shù)這樣的二次合并事件，都是由一個(gè)一代加上一個(gè)二代。

所以在星團(tuán)雙黑洞的系統(tǒng)中，那個(gè)質(zhì)量更大的黑洞大概率就是二代黑洞，而質(zhì)量更小那個(gè)則是一代。

依照這樣的思路，我們就可以分清之前探測(cè)到的黑洞，哪些是二代黑洞、哪些是恒星直接坍縮的一代黑洞了。

所以依照這個(gè)思路，研究團(tuán)隊(duì)基于之前的雙黑洞引力波觀測(cè)數(shù)據(jù)，建立了最終的黑洞質(zhì)量分布圖，不出所料，一個(gè)清晰的質(zhì)量禁區(qū)果然出現(xiàn)了。

根據(jù)這個(gè)質(zhì)量分布顯示，禁區(qū)的下邊界是在44倍太陽(yáng)質(zhì)量，上邊界則是在116倍太陽(yáng)質(zhì)量。

這與理論預(yù)測(cè)的幾乎一致。

這還沒(méi)有完呢，為了驗(yàn)證這個(gè)結(jié)果，研究團(tuán)隊(duì)還專門研究了它們的自轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)。

兩個(gè)黑洞合并形成的二代黑洞，它們會(huì)繼承之前公轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)量，所以它們的自轉(zhuǎn)強(qiáng)度普遍是要高于一代黑洞的。

因此團(tuán)隊(duì)又獨(dú)立的建立了它們的自轉(zhuǎn)分布規(guī)律，結(jié)果顯示，黑洞的自轉(zhuǎn)特征，剛好也在44倍太陽(yáng)質(zhì)量的時(shí)候發(fā)生了改變。

所以最終的結(jié)果：一個(gè)是黑洞的質(zhì)量分布規(guī)律、一個(gè)是黑洞的自轉(zhuǎn)分布規(guī)律。

它們都完全獨(dú)立的指向了禁區(qū)的存在，這讓我們有理由相信，那個(gè)禁區(qū)是真實(shí)存在的。