过去几年，天文学家已利用重力波探测发现无数黑洞整合事件，验证爱因斯坦重要的相对论预测。然而探测结果也带来一项新问题：为什么许多黑洞都出乎意料的大？一篇新研究对此见解，黑洞实际上很可能从宇宙自身膨胀中获得质量、随着宇宙膨胀增长。
自2015年激光干涉引力波天文台（LIGO）首次观测到双黑洞整合以来（于2016年公布），天文学家一再对这些黑洞的巨大质量感到惊讶。物理学家最初预计黑洞质量应小于太阳质量40倍，因为黑洞前身为大质量恒星，太大的话无法相互绕旋，但在LIGO与Virgo天文台陆续发现许多质量都超过太阳50倍的黑洞，有些甚至高达太阳质量100倍，没有单一理论可以解释迄今观察到黑洞整合的多样性。
由于LIGO和Virgo检测到的单个事件都仅持续几秒钟，因此天文学家通常在简化爱因斯坦方程的不膨胀宇宙模型中模拟黑洞，此前提下须考虑的条件相对少。然而一对黑洞从形成、旋近到整合期间，宇宙正在同步膨胀，如果仔细思考爱因斯坦理论中更微妙的含义，夏威夷大学马诺阿分校、芝加哥大学、密西根大学安娜堡分校团队新研究表明，如此便会出现一个惊人的可能性：黑洞质量可能与宇宙膨胀同步增长。
团队将这种现象称为宇宙耦合。宇宙学耦合最著名的例子是光本身随着宇宙增长而失去能量，但若假设黑洞持相反之道、其整合能量不需消耗其他恒星或气体，那么LIGO- Virgo会观察到什么？
为了验证该假设，研究人员模拟了数百万对大质量恒星的诞生与死亡，发现恒星死亡后形成的任何黑洞对都与宇宙大小有关，随着宇宙持续增长，这些黑洞质量也在相互盘旋过程中变大，最终导致它们整合成出乎意料的大黑洞，整合事件也更多了。
根据研究人员描述，这个新模型不需改变我们目前对恒星形成、演化或死亡的理解，但可解释当前收集到的数据，只要简单承认黑洞不存在于静态宇宙中即可。
随着重力波天文台持续提高探测灵敏度，更多高品质数据将有助于衡量这项新想法。新论文发布在《天文物理期刊通信》（Astrophysical Journal Letters）。
（首图来源：Jean-Pierre Luminet/夏威夷大学）