在浩瀚宇宙中，恒星级黑洞如同神秘的幽灵，它们是大质量恒星生命终结后的产物。长久以来，天文学界普遍认为，存在一条隐形的“质量禁线”，将能够形成黑洞的恒星质量与那些会在晚年彻底炸散、不留痕迹的恒星质量区分开来。这条禁线的下边界，被认为大约在45倍太阳质量（M⊙）处，超过这个界限，恒星便无法留下黑洞这一“遗骸”。
然而，2026年5月发表在《中国科学：物理学 力学 天文学》（英文版）上的一篇论文，却为这一传统认知带来了新的挑战。研究者们通过对LIGO、Virgo和KAGRA联合发布的最新GWTC-4.0引力波目录进行深入分析，筛选出了153个双黑洞合并事件，并借助先进的统计模型，对这些黑洞的质量和自旋进行了精确测量。
测量结果令人惊讶：这些黑洞竟然清晰地分为了两大阵营。一类是低自旋黑洞，它们的自旋幅度小于0.4，质量相对较小，被认为是由恒星直接坍缩形成的“原住民”；另一类则是高自旋黑洞，自旋接近0.8，质量甚至可以超过100 M⊙，它们很可能是多次合并后的产物，如同宇宙中的“暴发户”，因继承了轨道角动量而拥有较高的自转速度。
按照传统理论，低自旋黑洞的质量分布应该在45 M⊙附近戛然而止。但数据却显示，这些黑洞的质量分布尾巴一直延伸到了50到70 M⊙，且自旋依然保持较低水平。这意味着，这些大质量黑洞同样可能是恒星直接坍缩的产物，而非通过合并形成。
这一发现引发了天文学界的广泛讨论。论文作者指出，低自旋族的质量函数在45 M⊙附近确实开始下降，而高自旋族的质量函数则在那里上升。两条曲线在45 M⊙处相交，但这并不意味着禁线就始于此处。实际上，45 M⊙可能只是一个统计上的巧合，而非禁区的真正起点。
经过严谨的计算和推理，研究者们给出了低自旋族质量上限的最佳估计值：约为68.5 M⊙（90%的可信区间：50-88M⊙）。这一数字不仅高于传统认知的45 M⊙，而且与一些理论模型的预测相吻合。这些模型认为，在某些特定条件下，恒星确实可以直接坍缩成60–70 M⊙的黑洞。
这一发现不仅挑战了传统理论，还为天文学家提供了一个新的视角来审视恒星内部的核反应。特别是，它涉及到¹²C(α,γ)¹⁶O这一关键核反应速率，该反应决定了恒星内部碳氧核的命运。反应速率越快，核心留下的碳就越少，恒星就越难撑过对不稳定性，从而更容易被完全炸毁，形成的黑洞质量上限也就越低。反之，如果反应速率较慢，禁线就会相应抬高。
根据研究者的计算，这一反应速率参数大约为108.6，比传统的推荐值（约140）偏低，但与近年的一些独立分析结果一致。这一发现进一步支持了禁线抬高的观点。
幸运的是，GWTC-4.0只是O4观测期的一部分，完整的目录发布后，样本量将翻倍。随着下一代引力波探测器的升级完成，观测精度还将大幅提升。到那时，关于这道“禁线”的真正位置，或许将有一个更加确定的答案。
