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。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（David Reitze）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（Katerina Chatziioannou）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。