黑洞碰撞或遵循出人意料的简单规则

艺术家描绘的即将合并的轨道黑洞示意图。由宾夕法尼亚州立大学物理学家主导的一项研究表明，利用简单的热力学原理可以预测合并后产生的黑洞的大小。图片来源：LIGO加州理工学院麻省理工学院R.Hurt（IPAC）

通过简单的热力学可以预测由两个轨道黑洞合并形成的黑洞的大小。

两个处于轨道锁定状态的黑洞不会永远保持分离。随着它们螺旋式靠近，最终会在一场能量极高的事件中碰撞，这场事件会扭曲周围的宇宙，并向数十亿光年之外发送引力波。

这些波是时空结构中的涟漪，可通过地球上的高灵敏度仪器进行测量。它们的信号使物理学家能够估算碰撞后留下的较大黑洞（即遗迹黑洞）的性质。

准确做出这些预测通常需要超级计算机来解爱因斯坦为广义相对论提出的复杂方程。由宾夕法尼亚州立大学主导的物理学家们已经证明，一个简单得多的热力学原理或许能精准预测残骸的大小，同时还能揭示这些方程中隐藏的更多物理规律。

这项研究发表在《物理评论快报》上，并被选为编辑推荐。

合并后的最终黑洞像被敲响的钟一样振动，它会辐射出更多引力波，直到稳定到一个仅由两个数值描述的平静、稳定状态——其最终质量和自旋，宾夕法尼亚州立大学Eberly理学院的物理学博士后学者、该论文的第一作者莫妮卡林孔拉米雷斯说。我们提出的问题是：能否利用热力学的理论依据来预测这种最终状态的样子？

黑洞进入热力学

热力学描述能量、热量和熵如何决定由大量相互作用粒子组成的系统的宏观行为。它的原理适