科学家们捕捉到了迄今最清晰的引力波信号 再次证实霍金的预测

十年前引力波首次被探测到，而就在近日，科学家们捕捉到了迄今最清晰的引力波信号，并证实了史蒂芬·霍金的著名预测。借助升级后的LIGO等探测器，研究人员观测到十亿多光年外两个黑洞的碰撞。这一宇宙剧烈事件产生的时空涟漪如此精准，科学家们形容自己“听到”黑洞如同宇宙钟声般的振动。

2015年9月14日，科学家首次确认来自1.3亿光年外两个黑洞合并事件的微弱引力波信号。该信号穿越了13亿年宇宙才抵达地球。引力波是爱因斯坦百年前提出的理论预言，但直到那一天，人类才用LIGO的双探测器记录到真正的引力波，并在2016年对外宣布，获得了2017年诺贝尔物理学奖。

如今，美国汉福德和路易斯安那的LIGO观测站联手意大利Virgo探测器和日本KAGRA，共同组成全球引力波探测网络LVK。迄今，该网络已发现超过300次黑洞和中子星合并事件，仅2025年观测期的候选事件就多达230次，成绩斐然。这些进展均得益于更为先进的量子精密仪器，使得LIGO和Virgo可探测到比一根头发细700万亿倍的空间扰动。

此次最清晰的信号来自2025年1月14日的黑洞合并事件GW250114。其与首次GW150914事件类似，两个黑洞质量都为太阳的30至40倍，距离地球约13亿光年。但经过十年技术进步，GW250114信号在仪器噪音极大降低后呈现得格外清楚。

该信号为检验霍金1971年提出的“黑洞面积定理”提供了迄今最佳的观测证据。该定理认为黑洞总表面积不会减少。两个黑洞合并后，表面积应增加，尽管会因能量以引力波形式损失而略有减少，但总面积必然增长。此次研究发现初始黑洞总面积约24万平方公里，合并后增至约40万平方公里，清楚证实了霍金的理论。

合并过程进入所谓“回响”阶段时，新的黑洞会像钟被敲响一样振动。研究人员首次清晰测量到这一阶段，通过分析引力波不同频率模式，精确计算出最终黑洞质量和自旋，从而推算面积变化。更进一步的分析还为广义相对论模型进行了极为严格的测试。

LVK网络十年来还发现了众多宇宙合并事件，包括中子星碰撞（如2017年著名的黄金喷发事件），首次黑洞-中子星碰撞，不对称质量合并，以及迄今发现的最大质量的黑洞碰撞等，不断刷新人类对宇宙认知的边界。

未来，科学家们希望借助欧洲新一代“爱因斯坦望远镜”和美国“宇宙探险者”等更大规模探测器，把人类对宇宙早期黑洞合并乃至宇宙起源的“回响”推向更远的空间和时间深处。

“如今是引力波研究的黄金时代，全球合作已让我们能探索黑暗宇宙的奥秘。”欧洲引力天文台负责人马西莫·卡皮内利教授表示，“更大规模的新探测器已经在筹备中，我们有信心迎接未来的挑战。”

编译自/ScitechDaily