引力冲击波：LIGO 捕捉到 225 个太阳质量的黑洞粉碎
LIGO-Virgo KAGRA（LVK）合作利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测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质量大约是太阳225倍的最终黑洞。该信号名为GW231123，是在2023年11月23日LVK网络的第四次观测运行中检测到的。激光干涉引力波天文台 LIGO2015 年，它首次直接探测到引力波、时空涟漪。 在这种情况下，这些波是由黑洞合并产生的，最终黑洞的质量是太阳的 62 倍。 该信号由 LIGO 的双探测器联合检测到，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 Virgo 探测器和 KAGRA（神冈引力波Detector）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，总共观测到约 300 次。 在此之前，最大的黑洞合并——由 2021 年发生的一次名为 GW190521 的事件产生——的总质量是太阳的 140 倍。 在最近的GW231123事件中，每个黑洞的聚结形成了 225 个太阳质量的黑洞大约是太阳质量的 100 倍和 140 倍。 除了质量大之外，黑洞还在快速旋转。 “这是我们通过引力波观测到的最大质量的黑洞双星，它对我们对黑洞形成的理解提出了真正的挑战，”卡迪夫大学的马克·汉纳姆 （Mark Hannam） 说，他是 LVK 合作组织的成员。 “如此大的黑洞是标准恒星演化模型所禁止的。 一种可能性是这个双星系统中的两个黑洞是通过早期较小黑洞的合并形成的。加州理工学院LIGO执行董事 Dave Reitze说：“这一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自转突破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允许的极限，”朴茨茅斯大学的查理·霍伊 （Charlie Hoy） 解释道，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。 研究人员正在继续完善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。 “尽管最有可能的解释仍然是黑洞合并，但更复杂的场景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时空微小扭曲。 第四次观测运行于 2023 年 5 月开始，运行前半段（截至 2024 年 1 月）的额外观测结果将于夏季晚些时候发布。 “这次活动将我们的仪器和数据分析能力推向了最前沿目前是可能的，“加州理工学院博士后研究员、LVK 成员索菲·比尼 （Sophie Bini） 说。 “这是一个强有力的例子，说明我们可以从引力波天文学中学到多少东西——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 GR-Amaldi 会议上联合举行的第 24 届广义相对论与引力国际会议 （GR24） 和第 16 届 Edoardo Amaldi 引力波会议上发表。 校准后的用于检测和研究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。