引力冲击波：LIGO捕捉到225倍太阳质量黑洞合并事件

LIGO（激光干涉引力波天文台）在2015年创造了历史，当时它首次直接探测到时空涟漪——引力波。在该事件中，引力波源自一次黑洞合并，最终形成了一个质量为太阳62倍的黑洞。该信号由LIGO位于路易斯安那州利文斯顿和华盛顿州汉福德的双探测器共同探测到。

此后，LIGO团队与意大利的Virgo探测器及日本的KAGRA（神冈引力波探测器）合作，组成了LVK合作组织。这些探测器在第四次观测运行中累计探测到超过200次黑洞合并事件，自2015年首次运行以来总计探测到约300次。

在此之前，质量最大的黑洞合并事件——由2021年发生的代号GW190521的事件产生——总质量达太阳的140倍。

在近期发生的GW231123事件中，这个225倍太阳质量的黑洞由质量分别约为太阳100倍和140倍的两个黑洞融合形成。

除了质量巨大之外，这些黑洞的自旋速度也极快。

"这是通过引力波观测到的质量最大的黑洞双星系统，它对我们理解黑洞形成机制提出了严峻挑战，"卡迪夫大学的马克·汉纳姆（LVK合作组织成员）表示。"标准恒星演化模型无法产生如此大质量的黑洞。一种可能性是该双星系统中的两个黑洞由更小规模的黑洞早期合并形成。"

加州理工学院LIGO执行主任戴夫·雷茨说："这次观测再次证明引力波如何独特地揭示了宇宙中黑洞的基本性质和奇异特性。"

破纪录的系统

GW231123事件中黑洞的巨大质量和极高转速，将引力波探测技术和当前理论模型都推向了极限。从信号中提取精确信息需要使用能够解释高速旋转黑洞复杂动力学的模型。

"这些黑洞的自旋速度似乎非常快——接近爱因斯坦广义相对论允许的极限，"朴茨茅斯大学的查理·霍伊（LVK成员）解释道。"这使得信号难以建模和解释。这是推动我们理论工具发展的绝佳案例研究。"

研究人员正在持续完善分析手段并改进用于解释此类极端事件的模型。"学术界需要数年时间才能完全解析这个复杂的信号模式及其所有意义，"伯明翰大学的格雷戈里奥·卡鲁洛（LVK成员）表示。"尽管最可能的解释仍是黑洞合并，但更复杂的形成机制可能是解读其意外特征的关键。激动人心的时代即将来临！"

探索引力波天文学的极限

LIGO、Virgo和KAGRA等引力波探测器旨在测量剧烈宇宙事件引发的时空微小畸变。第四次观测运行始于2023年5月，该运行上半期（截至2024年1月）的更多观测结果将于夏末公布。

"该事件将我们的仪器性能和数据分析能力推向了当前可能的极限，"加州理工学院博士后研究员、LVK成员索菲·比尼表示。"这有力地证明了引力波天文学能带来多少新知——以及还有多少奥秘等待揭示。"

GW231123事件的研究成果将于2025年7月14日至18日在英国苏格兰格拉斯哥联合举行的第24届国际广义相对论与引力会议（GR24）暨第16届埃多阿尔多·阿马尔迪引力波会议（GR-Amaldi会议）上公布。用于探测和研究GW231123的校准数据将通过引力波开放科学中心（GWOSC）向其他研究人员开放分析。