浙江
美國內(nèi)華達大學(xué)拉斯維加斯分校與LIGO-Virgo-KAGRA國際合作團隊于2024年發(fā)現(xiàn)兩次雙黑洞合并事件，為愛因斯坦引力理論提供了迄今最精確的檢驗，并揭示了黑洞形成及自旋的新細節(jié)。
科學(xué)家在2024年10月和11月接連觀測到兩起罕見的質(zhì)量和自旋特性極端的黑洞合并事件。這兩次碰撞不僅讓人們更清楚地認識到黑洞的行為和演化過程，也以史無前例的精度驗證了愛因斯坦百年前提出的物理學(xué)基本原理，同時為尋找可能能從黑洞提取能量的神秘粒子指明了方向。
據(jù)最新發(fā)表在《天體物理學(xué)快報》的論文，研究團隊記錄了10月11日（GW241011，距離地球約7億光年）和11月10日（GW241110，約24億光年）兩次雙黑洞合并。其中GW241011由兩個分別為太陽質(zhì)量20倍和6倍的黑洞合并而成，大質(zhì)量黑洞高速自旋，刷新了旋轉(zhuǎn)速度觀測紀(jì)錄。隨后發(fā)生的GW241110事件，則首次觀測到主黑洞自旋方向與軌道方向完全相反的現(xiàn)象。
這兩項發(fā)現(xiàn)不僅證實了愛因斯坦廣義相對論的關(guān)鍵預(yù)測，還支持所謂“第二代黑洞”的存在——即由先前黑洞合并產(chǎn)物再次合并形成的黑洞。科學(xué)家指出，兩次事件主黑洞與伴星質(zhì)量差距大且主黑洞均高速旋轉(zhuǎn)，這意味著這些黑洞可能是在密集星團等特殊環(huán)境下多次碰撞合并形成。相關(guān)信號的高精度檢測還讓研究團隊在極端條件下檢驗了廣義相對論及Kerr黑洞解，發(fā)現(xiàn)與理論高度一致。信號中還首次清晰觀察到類似樂器泛音的高階引力波諧波，為理論預(yù)測再添有力證據(jù)。
值得注意的是，這些高速自旋黑洞還可用于粒子物理研究。部分理論提出存在名為超輕玻色子的基本粒子，如果存在，該粒子可從黑洞中抽取旋轉(zhuǎn)能量。此次觀測顯示GW241011主黑洞在億年后仍高速旋轉(zhuǎn)，排除了大量玻色子質(zhì)量范圍。
LIGO、Virgo和KAGRA團隊計劃通過進一步升級探測器，獲取更多類似系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，從而更深入研究黑洞雙星的物理機制以及天體演化過程。科學(xué)家表示，每一次新觀測不僅豐富了天體物理發(fā)現(xiàn)，也為基礎(chǔ)物理定律提供了獨特的實驗室——不斷拓展人類對宇宙的認知邊界。
編譯自/ScitechDaily
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