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英国卡迪夫大学的法比奥·安东尼团队，分析了LIGO-室女座-KAGRA引力波瞬态目录（GWTC4）4.0版本中153次黑洞合并探测数据，旨在探究最重黑洞的形成方式——是致密恒星环境中黑洞反复合并的结果，还是直接源于大质量恒星坍缩。

研究揭示了两类截然不同的黑洞群体：一类低质量黑洞源于大质量恒星超新星爆炸后核心的引力坍缩；另一类黑洞的自转特征则表明，它们是致密星团中较小黑洞通过一系列层级合并形成的。这一发现令研究团队倍感意外。

“最让我们惊讶的是，大质量黑洞作为独立群体的特征十分明显，”团队成员伊泽贝尔·罗梅罗-肖说，低质量黑洞通常自转缓慢，而大质量黑洞自转更快、方向随机，这正是黑洞在致密星团中反复合并的典型特征，也让星团起源说更具说服力。

研究还提供了“对不稳定性质量缺口”的证据，这一缺口与恒星“死后状态”相关。研究表明，最大质量恒星死亡时不会坍缩成黑洞，而是会因超新星爆炸彻底瓦解，这使得恒星级黑洞存在一个“禁止质量范围”，该范围始于45倍太阳质量，超过这一数值的黑洞均由合并形成。

“我们发现了‘对不稳定性质量缺口’的证据，引力波探测器也找到了处于该缺口附近的黑洞，”安东ini解释道，“当前的关键问题是，这些黑洞是在暗示我们的恒星演化模型存在错误，还是它们确实以其他方式形成。”

该团队的发现还能揭示更多关于超大质量恒星“死亡剧痛”的信息，以及恒星天体在密度远超太阳所处环境区域的行为规律。安东ini指出，质量超过45倍太阳质量的黑洞，其自转分布变化难以用普通恒星双星系统解释，却与它们在致密星团中经历过早期合并的推测高度吻合。