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來自英國南安普敦大學（University of Southampton）、劍橋大學（University of Cambridge）以及西班牙巴塞隆納大學（University of Barcelona）的研究團隊，近期以理論證明一對黑洞可以透過宇宙力（cosmological force）保持完美平衡，並在觀測時呈現看似只有單一黑洞的狀況。
 
黑洞是一種擁有大質量、強大引力、密度極高的天體，任何物體——甚至是光，都無法自黑洞中逃脫，更可以將地球質量壓縮進僅有一顆豌豆大小的空間。基於理論物理學家愛因斯坦（Albert Einstein）提出的廣義相對論，傳統的黑洞理論解釋了靜止或自轉的黑洞如何在宇宙中獨立存在，而成對存在的黑洞最終則會被引力吸引並碰撞在一起。不過此假設的前提是在宇宙處於靜止不動的情況下才成立，而實際上，在當今的宇宙被認為仍在不斷膨脹。那麼，成對的黑洞是否可以在其中和諧共存，或是有可能以單一個黑洞的方式出現？
 
南安普敦大學天文物理與重力（Southampton Theory Astrophysics and Gravity, STAG）研究中心的教授迪亞斯（Oscar Dias）在新聞稿中說明，在標準的宇宙學模型中假設宇宙起源自大爆炸（Big Bang），且在約98億年前被一種稱為「暗能量」（dark energy）的力量所控制，使得宇宙以恆定的速度加速膨脹，科學家又稱此神祕的力量為「宇宙常數」（cosmological constant）。根據愛因斯坦以宇宙常數解釋宇宙的理論，黑洞存在於正在加速膨脹的宇宙背景裡，此擴張影響了黑洞之間的相互作用方式，進而改變了我們對於不同黑洞如何共存的理論基礎。
 
本次研究團隊發表的理論透過複雜的數值模擬，說明兩個靜態（不自轉）黑洞彼此之間的引力將會被宇宙常數相關的膨脹抵銷，因此它們可以處於平衡狀態。即使在不斷擴張的宇宙中，成對的黑洞仍然會保持固定距離。儘管宇宙的膨脹會將兩個黑洞拉開，但引力卻能彌補這種拉力。迪亞斯表示，若從遠處觀測一對黑洞，它們之間的吸引力被宇宙膨脹所抵銷，因此看起來就像是單一個黑洞，很難判別觀測到的究竟是一個或一對黑洞。
 
劍橋大學理論物理學教授桑托斯（Jorge Santos）則提到，目前團隊提出的理論已經適用於一對靜止的黑洞，但他們認為此理論也可能適用於自轉的黑洞上，甚至可能對三、四個黑洞共存的系統也有效，有望開創未來黑洞相關研究的其他可能性。

 
新聞來源
1. University of Southampton (19 October 2023). Black holes could come in ‘perfect pairs’ in an ever expanding Universe. University of Southampton. https://www.southampton.ac.uk/news/2023/10/black-holes.page
2. Dias O., et al. (2023). Static Black Binaries in de Sitter Space. Physical Review Letters, 131 (13).