今年2月，利戈天文台的科学家宣布首次探测到引力波，创造了历史。时空结构中的这些涟漪来自两个黑洞，它们在以每秒几次的速度相互旋转，然后合并成一个剧烈的高能爆炸。现在，研究人员已经计算出这些黑洞的可能起源。一项新的研究认为，它们可能来自于大约120亿年前形成的两个大质量太阳——也就是大爆炸后20亿年。

研究人员通过运行一个称为“合成宇宙”的复杂模拟，得出了这个起源故事，今天发表在《自然》杂志上；这是一个计算机模型，模拟宇宙自大爆炸开始以来的演变过程。”“我们扮演上帝，”这项研究的主要作者、华沙大学天体物理学家克里斯·贝尔钦斯基（chri**elczynski）说我们的电脑里有整个宇宙的模型。我们从一开始，从大爆炸开始，就用恒星填充计算机，你让它们前进，进化，产生黑洞，等等。”

Belczynski预测更多的探测器正朝着我们的方向前进

这个模拟甚至包括一个合成LIGO探测器，用来确定观测站在一段时间内将探测到的物体类型。利用这个模型，贝尔钦斯基和他的团队能够回顾宇宙的起源，并计算出形成LIGO探测到的黑洞的恒星类型。

这个工具不仅对追踪恒星的起源很有用，而且对预测也很有用。基于这一计算机模型，贝尔钦斯基在2010年首次估计LIGO将主要探测来自大黑洞合并的引力波。这是一个违背当时主流思想的预测。”大多数天文学界认为，中子星而不是黑洞的合并将首先被探测到，并主导LIGO探测，”Belczynski说。但到目前为止，利戈已经做出的三个可能的发现——两个已经证实，还有一个可能是第三个——都符合贝尔钦斯基六年前的预测。

多亏了人造宇宙，贝尔钦斯基预测，更多的探测正朝着我们的方向前进。他的模型显示，LIGO在今年秋天开始下一次观测时，将接收到多达60次探测。根据该模型，当天文台的灵敏度达到峰值时，每年可以探测到1000次黑洞合并。

根据贝尔钦斯基的计算，LIGO探测到的大多数黑洞也会有一定的大小。它们的总质量可能是太阳质量的20到80倍。这与LIGO目前发现的情况相符。第一次探测到的引力波被称为GW150914，来自两个黑洞，分别为36个太阳质量和29个太阳质量；加起来，就是太阳质量的65倍。

“这两颗恒星都需要非常大的质量，大约是我们太阳的40到100倍。”

那些是相当大的黑洞。贝尔钦斯基说，通常情况下，我们银河系中发现的黑洞大约有5到10个太阳质量。由于产生GW150914的黑洞特别大，它们一定来自大质量恒星。黑洞通常是恒星死亡并自行坍塌时形成的。恒星死的时候越大，产生的黑洞就越大。”这两颗恒星都需要非常大的质量，大约是我们太阳质量的40到100倍，”贝尔钦斯基在谈到GW150914背后的恒星时说。

这些恒星的金属含量也可能很低，这意味着它们没有很多元素比氦重。金属含量高的恒星会产生大量的太阳风——一种来自恒星高层大气的带电粒子不断流动的现象。随着时间的推移，这股风会带走恒星的质量。”如果有很多风，风会带走很多质量，你会形成一个小黑洞，而不是一个大黑洞，”贝尔钦斯基说。由于这些黑洞在合并时非常大，它们可能没有太多的太阳风随着时间的推移将它们磨灭。

这就是为什么贝尔钦斯基的模型表明这些恒星可能来自早期宇宙。就在大爆炸之后，金属相当稀缺；只有氢和氦构成了第一代恒星。但是这些恒星在它们内部产生了较重的金属，每当它们死亡和爆炸时，它们就会把这些金属作为气体扩散到整个宇宙。这种金属气体帮助创造了第二代恒星，而恒星本身又产生了更多的金属，并在恒星死亡时将其扩散到整个宇宙。这个周期已经持续了数十亿年，直到现在，所以许多最近的恒星都有大量的金属元素，并且在演化过程中损失了大量的质量。

这些恒星可能来自早期宇宙

当然，有一个小警告。目前宇宙中确实存在着由低金属恒星组成的星系斑块。”宇宙是不统一的；进化是不统一的，”贝尔钦斯基说。因此，导致GW150914的恒星有可能是最近形成的，不过可能性较小。”我们的预测是，他们形成的方式回到过去，他们是螺旋式的彼此和他们击中对方就在最近，”他说。

向前看，Belczynski的模型显示，LIGO将发现更多类似这样的黑洞合并。而天文台探测到的合并越多，它就越能验证和完善合成宇宙模型对恒星演化的预测。”洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究科学家克里斯托弗·弗莱尔（Christopher Fryer）没有参与这项研究这些探测已经在告诉我们大质量恒星演化的本质。”

科学家发现了引力波