此次合并的两个黑洞质量分别约为100和140倍太阳质量。除巨大的质量外,其极高速自旋特征亦使该信号成为具有独特挑战性的解析对象,暗示可能存在复杂的形成历史。
"这是我们通过引力波观测到的质量最大的黑洞双星系统,对现有黑洞形成理论构成了重大挑战。"卡迪夫大学教授、LIGO科学合作组织成员马克·汉纳姆表示,"标准恒星演化模型无法形成如此大质量的黑洞。其中一个可能性是该双黑洞系统源自更早期小黑洞的合并事件。"
截至目前,通过引力波观测到的黑洞合并事件约300例,包括正在进行的第四次观测运行(O4)中识别出的候选体。此前质量最大的确认案例GW190521事件,其总质量仅140倍太阳质量。
破纪录的天体系统
GW231123黑洞双星的质量规模和自旋速度,既突破了引力波探测技术的极限,也挑战着现有理论模型的边界。信号解析需要采用能处理极端自旋黑洞复杂动力学的高阶理论模型。
"数据显示黑洞自旋接近爱因斯坦广义相对论的理论上限,"朴茨茅斯大学查理·霍伊博士解释,"这导致信号建模和解析异常困难,将有力推动理论工具的发展进程。"
研究人员正持续优化分析方法并改进极端事件的解释模型。伯明翰大学助理教授格雷戈里奥·卡鲁洛指出:"学界需要数年时间才能完整解析这个复杂信号模式及其全部含义。虽然黑洞合并仍是最可能的解释,但更复杂的形成机制可能是破解其异常特征的关键。激动人心的突破即将到来!"
引力波天文学的极限挑战
美国LIGO、意大利Virgo和日本KAGRA等引力波探测器通过测量黑洞合并等剧烈宇宙事件引发的时空涟漪开展观测。第四次观测周期于2023年5月启动,首阶段(至2024年1月)的观测数据将在今夏正式发布。
"此次事件将仪器性能和数据分析能力推向了当前技术极限,"加州理工学院博士后研究员索菲·比尼强调,"这既证明了引力波天文学的强大发现潜力,也揭示了更多待解之谜。"
GW231123研究成果将在2025年7月14-18日英国格拉斯哥联合举办的"第24届国际广义相对论与引力会议(GR24)"及"第16届埃多阿多·阿马尔迪引力波会议"上发布。相关校准数据将通过引力波开放科学中心(GWOSC)向全球研究人员开放。
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Materials provided byUniversity of Birmingham.Note: Content may be edited for style and length.