天文学家通过美国激光干涉引力波天文台(LIGO)捕捉到史上最强黑洞碰撞产生的引力波信号,这项发现为验证爱因斯坦的广义相对论和霍金黑洞理论提供了迄今最坚实的观测证据。
该引力波事件发生于遥远宇宙深处,两个质量分别为太阳33.6倍和32.2倍的黑洞发生螺旋并合。2025年1月,LIGO设于美国路易斯安那州和华盛顿州的两台探测器共同记录到这一极高信噪比的信号。得益于近年灵敏度提升三倍,LIGO此次清晰捕捉到此前难以观测的细节。
合并后的新黑洞发生短暂“铃荡(ring down)”现象,频率为每秒247周,持续约10毫秒。研究人员通过分析铃荡中的主振荡和泛音,验证了广义相对论中关于黑洞仅由质量和自旋两个参数决定的预测,并确认其频率与衰减率符合数学关联。
分析显示,合并后黑洞的事件视界面积增至约40万平方公里,尽管系统总质量因引力波辐射而减少,视界面积仍大于原先两黑洞面积之和,直接验证了霍金提出的“黑洞表面积永不缩减”定理。
尽管分析中尽量避免引入理论预设性偏差,学者指出需进一步开展模型无关的检验。未来随着LIGO灵敏度继续提升,科学家有望探测到更多振动模式,从而更精密地检验广义相对论乃至探索其适用范围。