两个巨大的黑洞刚刚碰撞——它太大了，它不应该存在
LIGO-Virgo-KAGRA （LVK） 合作利用美国国家科学基金会 （NSF） 资助的 LIGO Hanford 和 Livingston 天文台，探测到有史以来观测到的最大质量的黑洞与引力波的合并。 合并产生了一个质量超过太阳质量 225 倍的最终黑洞。 该信号被指定为 GW231123，是在 2023 年 11 月 23 日 LVK 网络的第四次观测运行 （O4） 期间观测到的。 合并的两个黑洞大约有 100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形成历史的可能性。 “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 LIGO科学合作组织成员Mark Hannam教授说。“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，这个双星中的两个黑洞是通过较小黑洞的早期合并形成的。 迄今为止，已通过引力波观测到大约 300 次黑洞合并，其中包括在正在进行的 O4 运行中发现的候选黑洞。 到目前为止，已确认质量最大的黑洞双星是GW190521的来源，其总质量要小得多，“仅”是太阳。 破纪录的系统 GW231123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允许的极限，”朴茨茅斯大学的 Charlie Hoy 博士解释道。 “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绝佳案例研究。 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，”该大学助理教授 Gregorio Carullo 博士说。伯明翰大学。 “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，如美国的 LIGO、意大利的 Virgo 和日本的 KAGRA，旨在测量黑洞合并等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，运行第一部分（截至 2024 年 1 月）的观察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目前可能的边缘，”加州理工学院博士后研究员 Sophie Bini 博士说。 “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将在第 24 届国际会议上发表广义相对论和引力 （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的校准数据将提供给其他研究人员通过引力波开放科学中心 （GWOSC） 进行分析。