物理学家探测到稀有"第二代"黑洞，再次验证爱因斯坦预言

物理学家分析了两起仅相隔一月发生的巨型黑洞合并事件，找到了存在稀有"第二代"黑洞的关键证据。科学家发现了两对正在合并的黑洞，认为每次合并中较大的那个黑洞都是此前碰撞形成的稀有"第二代"产物。

通过名为引力波的时空涟漪，研究人员于10月28日在《天体物理学杂志通讯》上描述了两个较大黑洞的异常活动。关键线索有两点：每次合并中，较大黑洞都在高速旋转，且其质量远超被它吞噬的同伴。这些现象由LIGO-Virgo-KAGRA合作组织观测到，该组织汇集全球引力波探测器，专门观测黑洞合并、中子星碰撞等宇宙震荡事件。

研究合著者、英国卡迪夫大学教授兼LIGO科学合作组织发言人斯蒂芬·费尔赫斯特表示，这些结果"为这些黑洞源自早期黑洞合并的观点提供了令人振奋的证据"。

连续合并现象

这项研究基于近期探测到的两起相隔仅一月的合并事件。通过分析引力波信号特征，研究人员推算出相关黑洞的质量、自转和距离。

在2024年10月11日的第一起事件中，科学家观测到质量分别为太阳6倍和20倍的两个黑洞发生碰撞（合并事件编号GW241011），距地球约7亿光年。其中较大黑洞的自转速度位列已发现黑洞的前茅。

第二起合并事件（GW241110）发现于2024年11月10日，涉及的黑洞质量分别为太阳8倍和17倍，距离更远达24亿光年。较大黑洞的自转方向与其公转轨道相反，这种现象尚属首次发现。

科学家指出这两次合并均具有新颖特性：每次合并中较大黑洞的质量约是较小者的两倍，且与2015年LIGO首次历史性探测以来发现的数百起合并事件相比，这两个大质量黑洞的自转方式尤为奇特。

研究人员推测，每次合并中的较大黑洞此前都经历过"层级合并"过程，这种过程常发生于星团等高密度环境，那里黑洞会频繁靠近。

不列颠哥伦比亚大学天体物理学家、研究合著者杰斯·麦基弗表示："这是迄今最令人兴奋的发现之一。这些事件强有力地证明，宇宙中某些致密区域正驱使死亡恒星相互融合。"

除可能发现第二代黑洞外，科学家表示这两起合并事件再次验证了爱因斯坦一世纪前预言的物理定律，并有助科学家探索基本粒子特性。

以GW241011事件为例，该事件产生的清晰信号让科学家观察到较大黑洞因高速自转产生的形变。引力波特征与爱因斯坦及数学家罗伊·克尔关于旋转黑洞的理论完全吻合。

该事件还在引力波信号中产生"嗡鸣" —— 这是由于大小黑洞质量悬殊所致（合作组织指出这种嗡鸣类似乐器泛音）。此项观测同样证实了爱因斯坦的预言。

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