检测到 Record Black-Hole Smash-Up
LIGO-Virgo-KAGRA （LVK） 合作项目使用美国国家科学基金会 （NSF） 资助的 LIGO 天文台探测到有史以来观察到的最大质量黑洞与引力波的合并。 这次强大的合并产生了一个最终的黑洞，其质量大约是我们太阳的 225 倍。 该信号被命名为 GW231123，是在 2023 年 11 月 23 日对 LVK 网络进行第四次观测运行时检测到的。 LIGO，激光干涉仪引力波天文台，制造2015 年，它首次直接探测到引力波，即时空涟漪。 在那个例子中，这些波来自黑洞合并，导致了最终的黑洞质量是我们太阳的 62 倍。 该信号由 LIGO 的双探测器共同检测到，一个位于路易斯安那州利文斯顿，另一个位于华盛顿州汉福德。 从那时起，LIGO 团队与意大利的 Virgo 探测器和 KAGRA（Kamioka 引力波Detector） 在日本成立 LVK Collaboration。 这些探测器在第四次运行中总共观测了 200 多次黑洞合并，自 2015 年第一次运行开始以来总共观测了大约 300 次。 在此之前，由 2021 年发生的一次名为 GW190521 的事件产生的最大质量的黑洞合并的总质量是太阳的 140 倍。 在最近的 GW231123 事件中，225 个太阳质量的黑洞是由每个黑洞合并形成的大约是太阳质量的 100 到 140 倍。 除了它们的高质量外，黑洞也在快速旋转。 “这是我们通过引力波观察到的最大质量黑洞双星，它对我们理解黑洞形成构成了真正的挑战，”卡迪夫大学的 Mark Hannam 说，他是 LVK 合作组织的成员。 “如此大质量的黑洞在标准的恒星演化模型中是被禁止的。 一种可能性是这个双星中的两个黑洞是通过较小的黑洞的早期合并形成的。 加州理工学院 LIGO 执行董事 Dave Reitze 说：“这次观测再次证明了引力波如何独特地揭示了整个宇宙中黑洞的基本和奇特性质。 破纪录的系统 GW231123 中黑洞的高质量和极快速旋转推动了引力波探测技术和当前的理论模型。 从信号中提取准确的信息需要使用能够解释高度旋转黑洞复杂动力学的模型。 “黑洞似乎旋转得非常快——接近爱因斯坦广义相对论所允许的极限，”朴茨茅斯大学的 Charlie Hoy 解释说，他是 LVK 的成员。 “这使得信号难以建模和解释。 这是推动开发我们的理论工具。 研究人员正在继续改进他们的分析并改进用于解释此类极端事件的模型。 “社区需要数年时间才能完全解开这种错综复杂的信号模式及其所有影响，”伯明翰大学的 Gregorio Carullo 说，他是 LVK 的成员。 “尽管最可能的解释仍然是黑洞合并，但更复杂的情况可能是破译其意外特征的关键。激动人心的时刻即将到来！ 探测引力波天文学的极限 引力波探测器，如 LIGO、Virgo 和 KAGRA，旨在测量由剧烈宇宙事件引起的微小时空扭曲。 第四次观测运行于 2023 年 5 月开始，运行前半部分（至 2024 年 1 月）的额外观测结果将在夏季晚些时候发布。 “这次活动将我们的仪器和数据分析能力推向了现实的边缘目前有可能，“加州理工学院博士后研究员兼 LVK 成员 Sophie Bini 说。 “这是一个有力的例子，说明我们可以从引力波天文学中学到多少东西——以及还有多少东西有待发现。” GW231123将于 2025 年 7 月 14 日至 18 日在英国苏格兰格拉斯哥举行的第 24 届广义相对论与引力国际会议 （GR24） 和第 16 届爱德华多·阿马尔迪引力波会议上联合举行。 校准的用于检测和研究GW231123的数据将通过引力波开放科学中心 （GWOSC） 提供给其他研究人员进行分析。