天文台捕捉黑洞合併清晰訊號驗證愛因斯坦廣義相對論

皇帝 | 2025-10-2 08:05:33

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最新觀測到的黑洞合併事件，再度證實愛因斯坦（Albert Einstein）與霍金（Stephen Hawking）數十年前的理論預測，為人類對宇宙最神秘天體的理解再添里程碑。雷射干涉重力波天文台（LIGO）捕捉到迄今最清晰的黑洞合併訊號（GW250114），為愛因斯坦的廣義相對論（General Relativity）提供最強證據。

LIGO由美國國家科學基金會（NSF）資助，加州理工學院與麻省理工學院運作，並與義大利Virgo、日本KAGRA合作，形成國際重力波觀測網。今年1月的這次觀測，得益於儀器升級與幸運機遇，提供黑洞行為最清晰視角。紐約平坦研究所計算天體物理中心（CCA）的伊西（Maximiliano Isi）教授說：「這是迄今對黑洞本質最清楚的一次觀察，也完美驗證了愛因斯坦理論。」研究已刊登於《物理評論快報》（Physical Review Letters）。資料顯示，合併後黑洞質量約63個太陽質量，自旋速度高達每秒100轉。

研究人員利用高精度數據測量黑洞合併後「鳴響」的頻率與持續時間，證實黑洞只需質量與自旋2個數值就能描述基本特性。1963年，物理學家克爾（Roy Kerr）提出這項理論，新觀測提供更明確證據支持。此外，本次觀測也高度驗證霍金的「黑洞面積定理」，指出黑洞事件視界（Event Horizon）大小只會增加或保持不變，暗示黑洞與熱力學第二定律相關。

團隊強調，能完整捕捉黑洞碰撞從相撞到最終合併穩定過程，對理解其本質至關重要。過去僅有微弱「鳴響」難以分離，但隨LIGO儀器升級，即使數毫秒訊號也能精準分析，提供前所未有的黑洞本質測試，深化人類對時空結構與黑洞物理理解。

科學家預測，未來10年內，重力波探測器靈敏度將提升10倍，可更精準測試黑洞特性。平坦研究所的法爾（Will Farr）教授表示：「聆聽黑洞發出的音調，是了解它們極端時空屬性的最佳方法。」這將讓人類更深入「聆聽」宇宙巨變，揭開更多奧秘。

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