科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞

一個(gè)國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)在10日出版的《物理評(píng)論快報(bào)》雜志上發(fā)表論文稱，他們借助美國(guó)激光干涉儀引力波天文臺(tái)（LIGO）探測(cè)到雙黑洞劇烈碰撞產(chǎn)生的引力波信號(hào)，以高達(dá)99.999%的置信度，驗(yàn)證了斯蒂芬·霍金于1971年提出的黑洞面積定理。這一成果為量子引力理論的研究奠定了重要基礎(chǔ)。

黑洞面積定理指出，合并后新生黑洞的事件視界（即連光也無(wú)法逃脫的邊界）總面積，不小于原先兩個(gè)黑洞事件視界面積之和。

黑洞合并時(shí)會(huì)劇烈扭曲時(shí)空，產(chǎn)生被稱為“時(shí)空漣漪”的引力波。2015年，LIGO首次直接探測(cè)到雙黑洞合并產(chǎn)生的引力波。此后，LIGO與室女座引力波探測(cè)器（Virgo）、神岡引力波探測(cè)器（KAGRA）聯(lián)合組成LVK合作組，持續(xù)開(kāi)展觀測(cè)。

升級(jí)后的LIGO探測(cè)器靈敏度已達(dá)到2015年時(shí)的三倍，能夠以更高精度捕捉更多黑洞碰撞事件，包括本次研究關(guān)注的GW250114。據(jù)測(cè)算，GW250114源自約13億光年外、兩個(gè)質(zhì)量可能為太陽(yáng)32倍左右的黑洞的碰撞。合并前后，事件視界總面積分別為24萬(wàn)平方公里和40萬(wàn)平方公里。

LVK團(tuán)隊(duì)成員表示，GW250114是迄今探測(cè)到的“最響亮”的引力波事件，如同“耳語(yǔ)變吶喊”，使他們有機(jī)會(huì)清晰驗(yàn)證霍金的預(yù)言。

團(tuán)隊(duì)成員、英國(guó)樸次茅斯大學(xué)引力波專家勞拉·努塔爾解釋道，黑洞碰撞產(chǎn)生的引力波類似鐘聲的泛音。以往這些“泛音”消散太快，難以捕捉并用于計(jì)算視界面積。2021年曾有研究以95%的置信度支持該定理，而本次結(jié)果將置信度大幅提升至99.999%。

研究團(tuán)隊(duì)指出，最新發(fā)現(xiàn)為構(gòu)建融合廣義相對(duì)論與量子力學(xué)的量子引力理論鋪平了道路。隨著LIGO等探測(cè)器繼續(xù)升級(jí)以及更多天文臺(tái)投入運(yùn)行，人類對(duì)黑洞物理的認(rèn)知將進(jìn)一步深化。

此外，借助GW250114的數(shù)據(jù)，科學(xué)家也證實(shí)了數(shù)學(xué)家羅伊·克爾于20世紀(jì)60年代提出的描述黑洞的方程：即只需質(zhì)量和自旋兩個(gè)參數(shù)，就可完全確定一個(gè)黑洞。具有相同質(zhì)量和自旋的黑洞，在數(shù)學(xué)上是完全相同的。如今，這一預(yù)言也獲得了觀測(cè)支持。