黑洞相遇併合並在宇宙中是存在的，這種情況一般發生在雙黑洞系統中。

圖：雙黑洞系統

雙黑洞系統是兩顆大質量恆星組成的雙星系統在核聚變燃料消耗殆盡後，發生重力坍縮分別形成了黑洞。兩個黑繞著它們之間的公共質點公轉，在公轉過程中會產生引力波，並消耗其自身動能。隨著動能的消耗，它們的公轉週期也越來越短，相互之間也越靠越近，這個過程被稱為旋進。它們最後會合併成一個黑洞。

合併後黑洞的質量略小於兩個黑洞質量之和，這是因為在合併期間釋放出的引力波消耗了黑洞大量的能量，根據愛因斯坦的質能公式：E＝mc²，質量和能量實際上是等價的，所以，消耗的能量等於它們失去的質量。

圖：LIGO原理圖

圖：LIGO，有兩套位於不同地點的系統，互為應證。

在2015年，LIGO（鐳射干涉引力波天文臺）證實了引力波的存在。所觀測到的引力波就是由13億光年外的兩個黑洞合併時發出的。這兩個黑洞質量分別為36和29個太陽質量。合併後的質量約為62個太陽質量，損失了約3個太陽的質量。

圖：馬卡仁231星系

還有一種雙黑洞系統是由兩個超大質量的黑洞構成，這源於兩個星系的合併。2015年，NASA公佈了由中國科學家使用哈勃太空望遠鏡發現的馬卡仁231星系核心處為雙黑洞系統。其中的主黑洞質量為1.5億個太陽質量，伴黑洞質量為400萬個太陽質量。伴黑洞被認為是與馬卡仁231星系合併的小星系的核心黑洞。星系合併在宇宙中是經常發生的，銀河系也是由不斷合併壯大的，它可能在30億年後與仙女座星系合併。

圖：哈勃望遠鏡拍攝到的合併中的星系

目前LIGO探測精度還不足以“看到”兩個黑洞距離較遠的雙黑洞系統，只有兩個黑洞相距很近時，其引起的引力波才足夠顯著，才能被LIGO所探知。

黑洞到目前只是個理論預測天體。所有宇宙天體或動力學模型的建立，原則上都必須以精確的宇宙天體測量為基礎，必須測到宇宙中各星球間準確距離、星球的質量和參照速度。

目前，人類對宇宙星球的測量就是光干涉測量。對近處目標可採用主動雷達方式測距、測速。

對於一秒差距的目標採用光干涉測量星體的相對移動速度：用兩個成非常小的角度(幾乎挨著)鏡筒接收目標的星光，然後進行相干測量其干涉條紋移動、單位時間條數和條紋寬度等資訊量，再利用三角測距法和已知邊界條件(比如某幾個已知參照目標的干涉譜資料等)。

對超遠目標測量，目前就是星光譜分析法，加上哈勃定理進行目標資料測定。

所以說，宇宙星體測量準確與否，完全靠星光在宇宙時空的“行為方式”來決定。光在地球附近、太陽系內走“直線”而且滯後不算太大，所以測量相對準確。對於光走幾千萬年，幾十億年，百億年，光的“向量性”可能已不知“去向”了，再加上引力透鏡、光量子共軛路徑等，利用光譜分析加向量分析法測到的資料，將要打多少折扣，不得而知。

前幾年的引力波測量，用的是上世紀六十年代一老頭使用的方法，叫“鋁棒光干涉測量法”。只不過這個什麼LG測量裝置(據說花了34億美金)，用的干涉光源是鐳射，兩根鋁棒(管)各長4公里。

這個裝置原理是這樣的：將兩根各長4公里的鋁棒(管)“直角”排布在地上；在直角交點處放置一鐳射源，透過一分光鏡分別同時在鋁棒(管)中各傳輸一束鐳射(同源相干鐳射)；兩束鐳射在鋁棒(管)的盡頭各有一反光鏡，將各自的鐳射束反射回來，然後，在直角交點處交匯形成相干鐳射干涉；如果兩根鋁棒(管)由於受到引力波影響而使其伸縮長度不一樣，則兩路鐳射的光程不一樣長，其光程差將形成鐳射干涉條紋的移動；從而就得知有引力波傳過了鋁棒(管)空間。

這裡的關鍵關鍵在於，引力波對兩根鋁棒的影響不一樣才行。怎麼才能讓引力波對兩根鋁棒影響不一樣呢？那是由於引力波有“向量性”，正如一顆子彈打過來一樣，有向量性，有方向性，這樣才能使兩根鋁棒的伸縮長度不一樣。向量性對於近距離傳播，很有效，但是，遠在十幾億光年的距離上，其向量性，扯淡了！你可自己大致估算一下，這個LG裝置的精度要達到10的負16方米的測量精度！目前人類的製造精度大致在10的負12次方米。就算你這裝置有這個精度，但是，其訊號絕不可能只有1秒不到的持續時間！

實際上，這個裝置是在對比兩個鐳射閉環的引力波通量所引起的“光譜紅移”。而實際上這兩個鐳射環的引力波通量基本是一樣的。所以，這個LG的什麼測量結果，有巨大疑問！

我們完全可以基於量子糾纏下的，引力波通量測量方案測引力波。

囉哩囉嗦說了這麼多，無非就是想說，宇宙星際探測，目前，非常不精確！一切什麼這個諾獎探測，那個微波背景測量(這個資料依然是扯淡擬合數據，而且，還與電子裝置的熱噪聲混在一起)，包括星光光譜測量(可以用晶體將光譜展開，但光源聚焦成問題)，都有極大的“不靠譜”成份！所以，黑洞到目前也只是推測。

現在人類確實可把物質分割到質子、中子層次，夸克層次其實仍然不很確定。也就是說，從理論上講，物質聚集到中子星密度可能存在。但是，有一個問題，中子要與質子“成比例”“結婚”才能形成穩定物質，純“中子球”，或中子星不能成為穩定物質。而有質子出現後，則將出現“一序列問題”。所以，物質形成黑洞“前體”---中子星，仍然存在疑問。

假如存在黑洞，則說明物質可以形成比中子星密度更大的物質星體。但是，物質的發展變化從來都是辯證螺旋式的，都是“緻密--稀疏--緻密--稀疏--…”，這樣共存螺旋發展。所以，兩黑洞相撞，也可能形成更緻密的，奇點型黑洞，也可能“土崩瓦解”，迴歸星雲物質。兩種情形都存在。

一般來說,在空間中運動的兩個單個黑洞相遇的可能性極其微小。不要說黑洞,即使是最常見的恆星,從毫無關係走到一起也幾乎是不可能的。

有可能合併的黑洞都是雙黑洞,也就是早就被引力互相鎖定、互相環繞轉動的黑洞。這類黑洞被發現的據說已經有33對,66個。兩個黑洞在互相環繞轉動（就像雜技“水流星”）的過程中,會發出或強或弱的引力波輻射,這種發射損失了黑洞公轉的軌道能量,使它們的距離縮短。

當距離短到某一數值時,兩個黑洞互相環繞轉動的速度達到每秒幾千乃至幾萬圈,它們的繞轉軌道急劇縮短,伴隨著越來越強的引力波輻射.最後,兩個黑洞會在引力波能量的大爆發中互相合並,形成一個質量更大的、自轉速度更快的黑洞。

在理論上，黑洞有質量，而且質量大的令人，不考慮任何他們碰不到的因素，讓他們碰到一起，必然是爆炸，每個黑洞的最後，都是爆炸，新生出繁星，相遇後或許直接就讓他完成了最後的使命。

宇宙之中有兩種黑洞，一種是分裂產生的衰老黑洞，另一種是新生成的成長黑洞。

如果兩種黑洞相遇，首先要看各自屬於哪種黑洞，如果是兩個新生成長黑洞相遇，一般可能出現雙洞合併，合併成一個更大的黑洞，如果是兩個衰老黑洞相遇，彼此之間相互排斥，各走各的，如果是一個成長黑洞和一個衰老黑洞相遇，彼此相見，形同陌路，各奔前程，不會有任何交流，至於各自黑洞周圍的恆星系之間發生點摩擦，撞出點火花，很正常。

黑洞會相互吸引，如果質量差不多大，那就會相互旋轉融合，過程類似於太極八卦圖。

融合過程中，互相撕裂線性糅合成一個新的黑洞。其強大的引力攪動時空，毀天滅地，這種過程會產生引力波，以光速向外傳播出去。也就是時空漣漪效應。

如果是小質量的黑洞與大質量黑洞合併，那小質量的黑洞可能先被大黑洞引力捕獲，繞著大黑洞旋轉，過程中小質量黑洞被撕裂，融入大的黑洞。伴隨著時空扭曲，引力波的產生。

引力波向各個方向散播出去，這種扭曲時空的波紋傳到地球上，就會使得地球和地球參考的脈衝星的位置發生了輕微變化，從而被人類偵測到。

引力波的發現，驗證了愛因斯坦的廣義相對論，也是觀測宇宙瞭解宇宙邁出的的重要一步。

黑洞與另一個黑洞相撞，就是黑洞大作戰，一場黑洞間的引力較量。經過漫長的鬥爭，兩個黑洞要麼會互相融合變得更大，要麼一個小型黑洞被另一個較大黑洞彈飛。

以上為科學家用大型計算機模擬兩個黑洞相撞的結果。

首先了解黑洞的體積和密度，一個典型的超大質量黑洞內部任何區域的質量是太陽的數以百萬甚至幾百億倍。

目前找到的最大黑洞是位於霍姆伯格15A星系。這個黑洞中心的直徑就有15000光年，質量是太陽的1700億倍。

如果兩個黑洞相撞會發生什麼呢？

理論上它們相撞的結果取決於它們執行的速度，相撞的角度。

第一個結果是如果兩個黑洞高速運轉，並在一定角度上相碰撞，相對小的黑洞會被大的黑洞彈飛並在太空長時間飛轉才會停下。就像兩個旋轉的硬幣，在相撞時會相互彈開一樣。

第二個可能是這兩個黑洞會慢慢靠近，直到彼此被對方強引力吸引，最終會合二為一。它過程的激烈讓人難以相信，它們產生的最終黑洞就是雙黑洞。當兩個黑洞融合時，會經歷“衰蕩”的階段；當所有形狀慢慢消退時，新生的雙黑洞在執行中將越來越接近圓形，所有不對稱形狀將消失，形成一個完美的死亡圓盤。

不管是那種結果，黑洞撞擊的巨大能量對宇宙時空結構發生極大影響，也就是產生宇宙引力波。

一個黑洞遇到另一個黑洞往往會發生黑洞合併現象，在合併的過程中由於黑洞質量太大，所以空間會發生明顯的波動，愛因斯坦在百年前把這種情況稱為引力波，從愛因斯坦在百年前預測引力波開始，直到2016年人類才探測到兩顆黑洞合併時產生的引力波訊號，這兩個黑洞位於13億光年之外。

由於宇宙中廣泛存在雙恆星系統甚至三恆星系統，所以如果雙恆星系統中的恆星質量都在8倍太陽質量以上的話，這兩顆恆星在生命末期就會坍縮成兩個黑洞。

兩顆黑洞形成後會繞著共同的質點繼續公轉並且產生引力波，但這種公轉會不斷消耗黑洞的動能，慢慢的黑洞就會越轉越慢公轉週期也會越來越短，隨之而來的就是兩個黑洞的距離不斷縮小，這個過程就是旋進。

由於黑洞並不是二維平面而是球體，所以兩個黑洞的距離縮短到一定程度之後就會發生碰撞於融合，最後形成一個質量更大的黑洞，但合併的過程中黑洞會不斷的消耗質量，所以最後形成的黑洞質量並不是原來兩個黑洞的質量之和。

人類目前已經發現了數百個正在合併的黑洞，而被探測到引力波的兩個黑洞質量分別是太陽的29倍和36倍，它們最後形成的黑洞質量是62被太陽質量，有3個太陽質量在融合的過程中被損耗掉了。

黑洞作為宇宙中最神秘的天體之一，擁有著超大的質量和超強的引力，使得光在它的面前都“俯首稱臣”，無法逃出黑洞的魔爪。黑洞更是每個星系的霸主，維持著每個星系的平衡與運轉。那麼如果兩個黑洞相遇了豈不是就像神仙打架一樣驚天地泣鬼神！

黑洞的一生都在吸收著從它身邊略過的天體和物質，那麼如果兩個黑洞相遇了又會發生什麼呢？

當兩個黑洞相遇時會受到彼此引力的影響做相互繞行運動，同時二者的距離也會慢慢接近並且釋放著能量。直至最終有一天質量較小的黑洞被質量較大的黑洞吞噬，最終合併成一個新的黑洞。其實兩個黑洞合併完

成之後這次合併事件並不能算是就這樣完美的結束了，更可怕的是這次合併事件所產生的巨大能量——伽馬射線暴。伽馬射線暴是被認為除去宇宙大爆炸之外所能

產生最大能量的宇宙性事件！伽馬射線暴能夠輕鬆摧毀它周圍的天體，並影響著數十億光年外的天體，甚至在它的周圍彷彿重現了一次小範圍宇宙大爆炸。還有的科學家認為:或許我們宇宙中原本有其他智慧生命的存在，只是亡於伽馬射線暴的不知道會有多少，這也許是我們找不到外星人的原因之一吧！

近年經典黑洞合併案例

2015兩顆質量分別29顆太陽質量黑洞與36顆太陽質量黑洞合併形成62顆太陽質量新黑洞時，虧損的質量以強大的引力波形式釋放到宇宙空間，經過13億年的漫長歲月來到地球，被美國的“鐳射干涉引力波天文臺”（LIGO） 的兩臺孿生引力波探測器探測到。相對論中對引力波的猜想也正式被證實。

2017年距離我們約90億光年外的兩個黑洞合併成了一個質量約80倍太陽質量的新黑洞。這也是我們迄今觀察到距離地球最遠的黑洞合併事件。

兩個黑洞相遇有兩種結果：合併或者組成二元黑洞（這個類似雙星系統）。黑洞合併在許多情況下就是二元黑洞的終極大結局，因此二元黑洞可以看作黑洞合併的“前戲”，這個過程可能十分漫長，因此也可以算是兩個黑洞相遇之後的一種持續的存在狀態。

黑洞合併

2016年2月11日，LIGO宣佈首次直接探測引力波，這也是黑洞合併的第一次觀測。截至2018年12月，已經觀測到11個引力波事件，這些事件起源於10個合併黑洞（以及一個二元中子星合併）

上圖：已經觀察到的不同質量黑洞合併事件的質量演化（縱軸是質量，以太陽質量為單位），黑洞合併基本上是1+1<2的結果，因為部分合並的質量以強烈的引力波的方式釋放出去了。

2015年9月14日，LIGO引力波觀測臺首次成功直接觀測到來自兩個黑洞合併事件產生的引力波：合併的兩個黑洞，一個大約有36個太陽質量，另一個大約有29個太陽質量。這是黑洞合併的首次直接觀測證據——引力波訊號表明在合併之前兩個天體的距離僅為350公里（大約是與推斷質量相對應的史瓦西半徑的4倍），只有黑洞能夠達到這個水平。LIGO還觀測到黑洞合併後開始的“振鈴”——新形成的黑洞逐步穩定到靜止狀態的過程中產生的訊號。可以說，振鈴是觀察黑洞的最直接方式。LIGO根據“振鈴”訊號提取了“振鈴”的主導頻率和阻尼時間，並從這些資料推斷出合併後的新黑洞的質量和角動量，並發現能夠與預計的資料很好的擬合。黑洞合併（包括與其他天體合併）在超大質量黑洞的形成中應該是普遍的。

上圖：黑洞合併後產生的引力波“振鈴”。

1971年，霍金在一般條件下指出，任何經典黑洞集合的事件視界的總面積永遠不會減少，即使發生碰撞和合並也是如此。這個結果，現在被稱為“黑洞力學第二定律”，與熱力學第二定律非常相似（表明系統的總熵永遠不會減少）。

評：黑洞真是打不死的小強啊……

二元黑洞

二元黑洞是由兩個彼此靠得很近的相互圍繞旋轉的黑洞組成的系統。與黑洞本身一樣，二元黑洞通常被分為：由高質量雙星系統的殘餘物塌縮，或者由動態過程相互捕獲形成的“恆星質量二元黑洞”，以及透過星系合併形成的“二元超大質量黑洞”。

LIGO檢測到的GW150914事件，最終證實了恆星質量二元黑洞（以及引力波本身）的存在，這是兩個大約為30太陽質量的“恆星質量黑洞”的特徵引力波，發生在大約13億光年之外。在向內螺旋運動的最後時刻，GW150914事件，在最後的短暫時刻釋放了大約3個太陽質量的引力能量，達到3.6×10^49瓦的峰值，這超過了可觀測宇宙中所有恆星全部光輻射的總功率（功率是釋放能量的效率，三個太陽的質量在極短時間內釋放，所以功率強過全宇宙的星光）。

上圖：LIGO檢測到的黑洞合併事件。愛因斯坦廣義相對論預測的引力波最終在黑洞合併事件中得到實證（坦哥太膩害）。圖中右下角的每個藍點代表一個太陽質量。三個橙色的點代表以引力波釋放的三個太陽質量。

某些星系，如4C +37.11星系，似乎在它們的中心有兩個超大質量黑洞，形成一個二元系統。 如果它們發生碰撞，該事件將產生超級強烈的引力波。二元超大質量黑洞被認為是銀河系合併的常見後果。OJ 287中的一對二元黑洞，距離我們35億光年，包含目前已知質量最大的一對黑洞，總質量估計為180億太陽質量。

二元黑洞的觀測

二元黑洞是在星系的合併和生長過程中形成的，儘管研究者已經確定了幾個二元黑洞候選者，但尚未透過長期觀察來驗證它們。為了確定天體是二元黑洞，必須檢測X射線波長的週期性光度變化。然而，因為許多研究團體共用這些設施並且有許多不同的觀測目標，大型X射線望遠鏡對二元黑洞的連續觀察變得很困難。由於微衛星具有相對低成本，靈活性，並且可以比大型航天器更頻繁地執行任務，因此它們可以進行牽涉風險的獨特研究。目前日本正在研發軌道二元黑洞調查衛星（ORBIS）在X射線波段對二元黑洞進行連續觀察。

今後可能會有更多的二元黑洞被發現，因為學者推測二元黑洞以及黑洞合併在宇宙的發展史當中是非常普遍和廣泛的。

上圖：二元黑洞的引力透鏡效果動圖