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最清晰引力波观测结果问世,科学家成功验证霍金黑洞面积定理

9月12日消息,美国激光干涉引力波天文台(LIGO)在成立十周年之际,宣布探测到迄今为止最清晰的引力波信号。

这一成果不仅延续了该项目的“里程碑式发现”系列,还借助双黑洞剧烈碰撞产生的引力波信号以高达99.999%的置信度验证了已故物理学家斯蒂芬・霍金于1971年提出的黑洞面积定理。

引力波是宇宙中最剧烈碰撞产生的时空涟漪。2015年9月14日,LIGO首次探测到由两个黑洞并合引发的引力波,验证了爱因斯坦广义相对论的百年预测。此后,LIGO与合作观测台已记录约300次引力波事件,极大推动了人类对宇宙极端现象的认识。

LIGO在美国路易斯安那州利文斯顿和华盛顿州汉福德各设一座探测站,激光在4公里长的L形臂中往返反射,任何极微小的时空“挤压与拉伸”都会转化为计算机读数。当这些信号被转换为声音时,往往类似短促的“鸟鸣”。

最新研究已于9月10日发表于《物理评论快报》。在2024年1月14日的观测数据中,科学家不仅捕捉到两个黑洞合并时的波动,还首次清晰分辨出新生黑洞本身的振动信号,即所谓的“振铃”。

分析显示,合并前两个黑洞的总表面积约为24万平方公里,而合并后新黑洞的表面积增至40万平方公里。这一结果与霍金提出的“黑洞面积不会减少”定理完全一致。IT之家注意到,霍金本人在2016年曾表示,他相信LIGO最终能够验证这一理论。

LIGO实验室执行主任大卫・赖茨(DavidReitze)表示“这将成为我最喜欢的成果之一”。另一位LIGO物理学家卡特里娜・察齐奥安努(KaterinaChatziioannou)则称其为“十周年的完美礼物”。

LIGO早在2002年就开始运行,但直到2015年升级完成后,才首次成功探测到黑洞并合引发的引力波。那次事件来自13亿年前的一次宇宙碰撞,信号历经漫长传播才抵达地球。这是人类首次获得双黑洞系统存在的观测证据。

当时的发现不仅被誉为能够“聆听宇宙的雷鸣”,还让LIGO团队在2017年获得诺贝尔物理学奖。值得一提的是,爱因斯坦虽预言了引力波的存在,却认为其永远无法被直接探测。

文:转自凤凰网科技