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        LIGO-Virgo-KAGRA （LVK） 合作项目利用美国国家科学基金会 （NSF） 资助的 LIGO 汉福德天文台和利文斯顿天文台探测到了有史以来观察到的最大质量黑洞与引力波的合并。 这次合并产生了一个最终的黑洞，其质量是太阳质量的 225 倍以上。 该信号被命名为 GW231123，是在 2023 年 11 月 23 日对 LVK 网络的第四次观测运行 （O4） 期间观察到的。

         合并的两个黑洞大约有 100 个质量是太阳的 140 倍。 除了它们的高质量之外，它们还在快速旋转，这使得这是一个独特的具有挑战性的信号，难以解释，并暗示了复杂的形成历史的可能性。

         “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提出了真正的挑战，”卡迪夫大学（Cardiff University）的Mark Hannam教授说，他是LIGO科学合作组织的成员。“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。

         迄今为止，已经通过引力波观察到大约 300 次黑洞合并，包括在正在进行的 O4 运行中确定的候选者。 到目前为止，已确认的最大质量黑洞双星是GW190521源，其总质量要小得多，“仅”是太阳。

         破纪录的系统

         GW231123 中黑洞的高质量和极快的旋转突破了引力波探测技术和当前理论模型的极限。 从信号中提取准确的信息需要使用理论模型来解释高度旋转的黑洞的复杂动力学。

         “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 博士解释说。 “这使得信号难以建模和解释。 这是推动我们理论工具发展的一个很好的案例研究。

         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，”该研究所助理教授 Gregorio Carullo 博士说伯明翰大学。 “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，如美国的 LIGO、意大利的 Virgo 和日本的 KAGRA，旨在测量由黑洞合并等剧烈宇宙事件引起的微小时空扭曲。 第四次观测运行从 2023 年 5 月开始，第一部分（至 2024 年 1 月）的观察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当前可能的边缘，”加州理工学院的博士后研究员 Sophie Bini 博士说。 “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 将在第 24 届国际会议上展示广义相对论与引力 （GR24） 和第 16 届爱德华多·阿马尔迪引力波会议，作为 GR-Amaldi 会议于 2025 年 7 月 14 日至 18 日在英国格拉斯哥联合举行。 用于检测和研究GW231123的校准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。