科學家偵測到最強重力波訊號,證實愛因斯坦與霍金理論

编辑者: Uliana S.

2025年1月14日,科學家偵測到有史以來最強的重力波訊號,命名為GW250114,此訊號源於13億年前兩個質量約為太陽30倍的黑洞合併。這項發現,發表於《物理評論快報》,不僅是重力波天文學的新里程碑,更以前所未有的精確度證實了愛因斯坦的廣義相對論中關於黑洞的預測,以及史蒂芬·霍金的面積定理。

雷射干涉重力波天文台(LIGO)的靈敏度透過升級已大幅提升,GW250114訊號的訊噪比高達80,比2015年的首次偵測結果強了三倍。這種清晰度讓研究人員得以分析黑洞合併後的「環繞」階段,即新形成的黑洞如同被敲響的鐘般振動。科學家首次識別出兩個獨立的振動音調,證實黑洞的行為符合愛因斯坦廣義相對論方程式的預測,準確度在30%以內,這為黑洞遵循地球上觀察到的物理定律提供了首個直接證據。LIGO-Virgo-KAGRA合作組織的研究員Maximiliano Isi表示:「這是迄今為止對黑洞本質最清晰的觀察。」

研究結果亦證實了史蒂芬·霍金在1971年提出的面積定理,該定理指出黑洞的事件視界面積永遠不會減小。研究人員透過測量合併前後黑洞的表面積,證明合併後黑洞的事件視界比其組成部分的總和還要大,與霍金的預測一致。此外,這些發現也支持了羅伊·凱爾對旋轉黑洞的數學描述,表明黑洞可完全由質量和自旋來描述。

自2015年首次偵測到重力波以來,LIGO已進行多次升級,包括「量子壓縮」技術,預計可將靈敏度提高一倍,使其能更清晰地觀測黑洞合併事件,甚至偵測到更微弱或更遠的事件。 隨著LIGO-India等計畫的推進,以及未來如愛因斯坦望遠鏡(Einstein Telescope)和宇宙探測器(Cosmic Explorer)等更先進觀測站的部署,科學家預計能更早偵測到合併事件,並捕捉伴隨的光學現象。美國國家科學基金會(NSF)計畫主任Aamir Ali表示:「透過這個全新的視角,有一個完整的宇宙等待我們去探索,而這些最新的發現表明LIGO才剛剛開始。」

來源

  • NaturalNews.com

  • Scientific American

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