IT之家 7 月 14 日消息,全球引力波探測網絡 LIGO-Virgo-KAGRA(LVK)宣布,人類已探測到有史以來規模最大的一次黑洞合并事件。這一事件產生的引力波信號被命名為 GW231123,兩個質量分別約為 100 倍和 140 倍太陽質量的黑洞猛烈碰撞,合并后形成了一個重達 225 倍太陽質量的“子代”黑洞。這一質量紀錄不僅遠超此前的最高紀錄,也對現有宇宙演化模型構成了挑戰。
據IT之家了解,此次合并事件于 2023 年 11 月 23 日在 LVK 的第四次聯合觀測期中被探測到,該網絡由位于美國、意大利和日本的三大激光干涉引力波探測器組成,曾于 2015 年首次實現人類對引力波的直接探測,驗證了愛因斯坦在 1915 年提出的廣義相對論中的預言。
此前通過引力波觀測確認的最重黑洞合并事件,是 2021 年記錄的 GW190521,合并后黑洞的質量為 140 倍太陽質量。而 GW231123 刷新了這一紀錄,且釋放出的巨大能量通過引力波在時空中掀起漣漪,跨越億萬光年被探測器“聽見”。
LVK 合作組成員、卡迪夫大學研究員馬克?漢納姆(Mark Hannam)表示:“這是我們通過引力波觀測到的質量最大的黑洞雙星合并事件,它對我們理解黑洞的形成提出了真正的挑戰。按照標準的恒星演化模型,如此質量的黑洞本不應存在。”
研究團隊推測,兩個“祖先”黑洞可能本身就是較小黑洞合并而來的。
更令科學家興奮的是,GW231123 信號顯示,合并前至少有一個黑洞的自旋接近愛因斯坦理論允許的極限。LVK 成員、樸茨茅斯大學的查理?霍伊(Charlie Hoy)指出:“這些黑洞的快速自旋讓信號建模和解讀變得異常復雜,為我們推動理論工具的開發提供了絕佳案例。”
自 2015 年以來,LVK 合作網絡已探測到超過 300 次黑洞合并事件,其中超過 200 次來自本輪觀測。GW231123 不僅在質量上創紀錄,其信號的復雜性也讓探測和數據分析技術逼近現有極限。加州理工學院研究員索菲?比尼(Sophie Bini)稱:“這個事件極大考驗了我們在儀器和數據分析上的能力,展示了引力波天文學的學習潛力,也提醒我們還有許多未知等待探索。”
LVK 團隊預計,完全解析 GW231123 的信號特征及其背后的物理機制,可能還需數年時間。伯明翰大學的格雷戈里奧?卡魯洛(Gregorio Carullo)說:“雖然最有可能的解釋仍是黑洞合并,但或許只有考慮更復雜的場景,才能破解其中的意外之處。未來令人興奮。”
該項發現已于 7 月 14 日在蘇格蘭格拉斯哥舉行的第 24 屆國際廣義相對論與引力大會(GR24)以及第 16 屆愛德華多?阿馬爾迪引力波會議上正式發布。
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