北京
随着LIGO-Virgo-KAGRA（LVK）合作组最新一批经过验证的引力波（GW）探测结果的加入。这张图展示了截至2025年1月，已公布的引力波探测事件（蓝色和橙色点）的质量分布，以及通过电磁（EM）观测发现或探测到的黑洞和中子星的质量。
图源：LIGO-Kagra-VIRGO/Aaron Geller/Northwestern
当地时间5月26日，LIGO、Virgo和KAGRA三大引力波探测器联合发布了GWTC-5.0目录，新增161个引力波信号，总探测到的黑洞合并事件达到390次。这一成果正在深刻改变我们对黑洞形成和宇宙演化的理解。
01
” 390次黑洞碰撞：从稀有到常态
仅仅10年前，人类才首次探测到引力波（2015年）。如今，在观测运行期间，引力波信号已经能达到每周3-4次的频率。
本次GWTC-5.0目录的最大亮点包括：
第二代黑洞合并：探测到由先前黑洞合并形成的黑洞再次碰撞的事件。这表明宇宙中除了大质量双星演化外，还存在其他产生可合并黑洞的途径。最精准定位的合并事件：GW240615信号将源头定位在仅6平方度的天区范围内，精度创历史新高。最清晰的广义相对论检验：GW250114信号强度极高，让科学家得以精确验证史蒂芬·霍金提出的黑洞面积定理。
02
什么是“第二代黑洞”？
以往我们认为，黑洞主要来自大质量恒星死亡后的坍缩。但GW241011和GW241110两个信号显示，其中较大的黑洞并非直接来自恒星，而是由之前的黑洞合并产生。
这些“第二代”黑洞的自旋特征非常明显，暗示它们诞生于恒星密集的环境（如星团）。这一发现意味着：宇宙有更多方式制造可合并的黑洞，黑洞的成长链条可能比我们想象的更长、更复杂，甚至能帮助解释那些质量达数百万到数十亿太阳质量的超大质量黑洞是如何形成的。
正如格拉斯哥大学科学家John Veitch所说：“这些信号让我们看到黑洞不仅遵循热力学第二定律，还会像铃铛一样在合并后‘鸣响’，释放引力波。”
03
引力波如何丈量宇宙？
黑洞合并产生的引力波，像时空的涟漪，以光速传播。科学家可以通过这些信号直接估算距离，进而测量哈勃常数，即宇宙膨胀速率。
GWTC-5.0提供了更多高质量样本，让用引力波测量哈勃常数变得越来越精确。这对解决现代物理学最大难题之一，“哈勃张力”（不同方法测出的膨胀速率不一致）具有重要意义。
04
霍金定理得到最严格验证
在GW250114事件中，科学家观测到两个黑洞（质量分别为34和32倍太阳质量）合并前后的事件视界总面积严格按照霍金的黑洞面积定理增加。这不仅是广义相对论的又一次胜利，也再次印证了黑洞热力学与普通热力学的一致性：黑洞越“吃”能量，反而会变得越“冷”。
当LIGO等探测器忙着“听”宇宙最暴力的碰撞时，中国也正在加速布局引力波研究。“天琴计划”和“太极计划”两大空间引力波探测项目正稳步推进，未来有望与LIGO形成互补，共同构建全频段引力波观测网络。
参考
[1]https://www.space.com/astronomy/black-holes/astronomers-discover-a-lost-world-of-black-hole-mergers-its-the-astronomical-equivalent-of-uncovering-an-ancient-civilization
[2]https://www.ligo.caltech.edu/news/ligo20260526
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