巨型恒星碰撞後的後果常常難以準确預測，但意大利帕多瓦大學的DEMOBLACK團隊首次通過流體動力學模拟對此進行了推演。他們的研究結果揭示了一些引人注目的效應，其中之一是巨型黑洞可能在恒星孕育帶中形成，這個區域的大型恒星距離彼此非常近。天體實體學家Michela Mapelli于2022年4月11日在美國實體協會舉辦的4月會議上展示了這一模型的模拟結果。DEMOBLACK項目的研究團隊成員還包括天體實體學家Alessandro Ballone和Guglielmo Costa。
Mapelli的模型回應了一個引力波觀測領域的緊迫問題：兩個相距遙遠的黑洞如何結合形成類似GW190521的強大引力波事件。GW190521是由LIGO和Virgo探測器在2019年發現的，其信号包含了黑洞融合的獨特資訊。碰撞前，這兩顆黑洞的品質分别為85倍和66倍太陽品質，最終合并形成品質超過140倍太陽品質的黑洞。然而，令人費解的是，這兩顆黑洞的品質處于所謂的“品質缺口”範圍内，即它們的品質大于恒星坍縮産生的黑洞（約為20倍太陽品質），但小于超大品質黑洞。科學家們迄今尚不确定這個品質範圍内的天體是否能夠形成黑洞。
Mapelli及其合作者早在LIGO-Virgo觀測結果公布前一年就通過研究發現，恒星碰撞可以在品質缺口範圍内形成黑洞。最初，他們的模拟沒有考慮流體動力學因素，但引力波GW190521的發現推動他們将流體動力學納入模拟計算。根據DEMOBLACK的模拟結果，這種巨大的黑洞可能源于大品質恒星的碰撞，尤其是那些在恒星孕育帶中密集分布的大品質恒星。以前的研究曾模拟了低品質恒星的碰撞，但Mapelli的研究首次考慮了大品質恒星碰撞的情況。她指出：“迄今為止，還沒有人對如此大品質的恒星碰撞進行過模拟。”
Mapelli将在APS會議上展示大品質雙子黑洞在年輕星團中的動力學演化過程。她的模型從兩顆恒星作為研究對象開始，其中一顆是主序星，即恒星演化的早期階段，品質約為太陽的40倍。另一顆恒星年齡較大，核心充滿緊密的氦，品質大約為太陽的60倍，這是一顆半徑和品質都非常大、内外核密度差距巨大的恒星。在某些假設條件下，這些恒星可能會坍縮形成一個品質超過50太陽品質的黑洞，然後演化成雙子黑洞。Mapelli認為，這些恒星碰撞可能會形成品質範圍在太陽的100倍到10000倍之間的黑洞，然後進行反複碰撞和融合。
自從2020年《實體評論快報》報道了引力波GW190521的觀測資料以來，理論實體學家一直在探索其背後的動力學原理。有一種觀點認為，這些雙子黑洞中可能包含着原始黑洞，它們并非源自恒星核心的坍塌，而是宇宙早期的遺留物。另一種觀點則認為，恒星碰撞發生在超大品質黑洞周圍的密集氣體盤内，随後的融合過程可能産生了電磁耀斑，觀測資料也支援這一理論。Mapelli對研究結果持開放态度，她表示：“我們無法确定恒星碰撞是GW190521事件的唯一解釋，模拟也不排斥其他假說，我們也需要考慮其他兩種解釋的可能性。”