黑洞合并观测结果证实爱因斯坦与霍金理论

Daphane

來源:大紀元



黑洞四周的冕区发出明亮的X射线示意图。(NASA/Caltech-IPAC/Robert Hurt)

【大纪元2025年09月11日讯】（大纪元记者张婷综合报导）十年前，科学家首次探测到两个黑洞碰撞时产生的时空的涟漪，称为引力波。现在新探测到的一个黑洞合并事件提供了迄今为止最清晰的证据，揭示了黑洞如何运作，并证实了着名物理学家爱因斯坦和霍金的理论假设。

据路透社报导，新探测到的黑洞碰撞发生在距离地球13亿光年的一个星系中，这个星系在我们的银河系以外。涉及两个黑洞——一个约为太阳质量的34倍，另一个约为太阳质量的32倍。它们以接近光速的速度相互绕转后，在不到一秒的时间内完成合并，最终形成一个质量约为太阳63倍、每秒旋转约100圈的单一黑洞。

此次合并释放出巨大能量，以引力波的形式向外辐射，能量如此之大可将三颗太阳大小的恒星粉碎。

这些引力波于1月14日在位于华盛顿州汉福德（Hanford）和路易斯安那州利文斯顿（Livingston）的研究站探测到。这些站点隶属于美国国家科学基金会下属的激光干涉引力波天文台（LIGO）。

相关成果于本周三发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。

爱因斯坦在1916年基于广义相对论预言了引力波的存在。

研究主要作者之一、哥伦比亚大学与Flatiron Institute的天体物理学家马克西米利安‧伊西（Maximiliano Isi）说，“得益于阿尔伯特‧爱因斯坦的理论，我们认识到时间和空间相互交织。”

研究人员通过分析探测到的引力波频率，揭示了黑洞在合并前后瞬间的基本特性。尽管这些频率并非声波，但研究人员将其比作钟声的回响。

“这就像试图透过敲击钟声来推断钟的成分一样”，伊西说，比如，一口大铁钟和一口小铝钟发出的声音是不同的。

研究人员根据引力波频率所获得的信息，验证了霍金（2018年去世）推动的关于黑洞科学认知基本原理。

霍金曾提出一个假设：黑洞的总表面积永远不应减少。这一假设意味着，两个黑洞合并后所产生的单一黑洞，其表面积应该大于原本两个黑洞表面积的总和。

这次的黑洞合并结果符合这项预期。合并前，两个黑洞的总表面积约为9.3万平方英里（24万平方公里）。合并后所形成的单一黑洞，其表面积约为15.5万平方英里（40万平方公里）

“这是我们第一次能够如此精确地进行这一测量，能够通过直接实验验证有关黑洞行为的重要理论，这令人振奋。”石溪大学（Stony Brook University）Flatiron Institute的天体物理学家威尔‧法尔（Will Farr）表示。他是该研究的领导者之一。

这些观测结果也提供了迄今为止最直接的证据，证明黑洞正如爱因斯坦广义相对论中所预言的那样，是一种看似矛盾却极为简单的天体。