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

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（Mark Hannam）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（Charlie Hoy）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（Sophie Bini）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（Gregorio Carullo）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。