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人类探测到史上规模最大的黑洞合并事件, 挑战现有宇宙演化模型

2025-07-19 22:45    点击次数:95


  

IT之家7月14日消息,全球引力波探测网络LIGO-Virgo-KAGRA(LVK)宣布,人类已探测到有史以来规模最大的一次黑洞合并事件。这一事件产生的引力波信号被命名为GW231123,两个质量分别约为100倍和140倍太阳质量的黑洞猛烈碰撞,合并后形成了一个重达225倍太阳质量的“子代”黑洞。这一质量纪录不仅远超此前的最高纪录,也对现有宇宙演化模型构成了挑战。

据IT之家了解,此次合并事件于2023年11月23日在LVK的第四次联合观测期中被探测到,该网络由位于美国、意大利和日本的三大激光干涉引力波探测器组成,曾于2015年首次实现人类对引力波的直接探测,验证了爱因斯坦在1915年提出的广义相对论中的预言。

此前通过引力波观测确认的最重黑洞合并事件,是2021年记录的GW190521,合并后黑洞的质量为140倍太阳质量。而GW231123刷新了这一纪录,且释放出的巨大能量通过引力波在时空中掀起涟漪,跨越亿万光年被探测器“听见”。

LVK合作组成员、卡迪夫大学研究员马克・汉纳姆(MarkHannam)表示:“这是我们通过引力波观测到的质量最大的黑洞双星合并事件,它对我们理解黑洞的形成提出了真正的挑战。按照标准的恒星演化模型,如此质量的黑洞本不应存在。”

研究团队推测,两个“祖先”黑洞可能本身就是较小黑洞合并而来的。

更令科学家兴奋的是,GW231123信号显示,合并前至少有一个黑洞的自旋接近爱因斯坦理论允许的极限。LVK成员、朴茨茅斯大学的查理・霍伊(CharlieHoy)指出:“这些黑洞的快速自旋让信号建模和解读变得异常复杂,为我们推动理论工具的开发提供了绝佳案例。”

自2015年以来,LVK合作网络已探测到超过300次黑洞合并事件,其中超过200次来自本轮观测。GW231123不仅在质量上创纪录,其信号的复杂性也让探测和数据分析技术逼近现有极限。加州理工学院研究员索菲・比尼(SophieBini)称:“这个事件极大考验了我们在仪器和数据分析上的能力,展示了引力波天文学的学习潜力,也提醒我们还有许多未知等待探索。”

LVK团队预计,完全解析GW231123的信号特征及其背后的物理机制,可能还需数年时间。伯明翰大学的格雷戈里奥・卡鲁洛(GregorioCarullo)说:“虽然最有可能的解释仍是黑洞合并,但或许只有考虑更复杂的场景,才能破解其中的意外之处。未来令人兴奋。”

该项发现已于7月14日在苏格兰格拉斯哥举行的第24届国际广义相对论与引力大会(GR24)以及第16届爱德华多・阿马尔迪引力波会议上正式发布。



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