美国激光干涉引力波天文台(LIGO)在迎来成立十周年之际,再次向科学界投下一枚重磅炸弹——宣布成功捕捉到迄今为止最为清晰的引力波信号。这一突破性发现不仅延续了LIGO项目“里程碑式发现”的辉煌传统,更以惊人的99.999%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,这一宇宙中因极端天体碰撞而产生的时空涟漪,自2015年9月14日LIGO首次探测到两个黑洞并合引发的引力波以来,便成为了连接人类与宇宙深处的桥梁。那次探测不仅验证了爱因斯坦广义相对论的百年预测,更开启了人类探索宇宙极端现象的新纪元。至今,LIGO与合作观测台已累计记录约300次引力波事件,每一次发现都推动着我们对宇宙认知的边界。
LIGO的探测手段堪称精密。它在美国路易斯安那州利文斯顿和华盛顿州汉福德分别设立了探测站,激光在长达4公里的L形臂中往返反射,任何微小的时空“挤压与拉伸”都会被转化为计算机上的精确读数。当这些信号被转化为声音时,往往呈现出类似短促“鸟鸣”的独特声响,成为科学家们解读宇宙密码的钥匙。
最新研究发表于《物理评论快报》,揭示了2024年1月14日观测数据中的惊人发现。科学家们不仅捕捉到了两个黑洞合并时的剧烈波动,更首次清晰分辨出了新生黑洞本身的振动信号——这一被形象称为“振铃”的现象,为黑洞物理学的研究提供了全新的视角。
分析数据显示,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则激增至40万平方公里。这一结果与霍金提出的“黑洞面积不会减少”定理不谋而合,为黑洞面积定理提供了直接且有力的证据。值得注意的是,霍金本人在2016年曾表达过对LIGO验证这一理论的信心,如今这一预言终于成为现实。
LIGO实验室执行主任大卫·赖茨对此次发现赞不绝口,称其“将成为我最喜欢的成果之一”。而另一位LIGO物理学家卡特里娜·察齐奥安努则将其誉为“十周年的完美礼物”,足见这一发现对LIGO项目乃至整个物理学界的重要意义。
回顾LIGO的发展历程,自2002年投入运行以来,它经历了无数次的升级与改进。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。那次事件源自13亿年前的一次宇宙碰撞,其信号历经漫长岁月才抵达地球,为人类提供了双黑洞系统存在的直接观测证据。这一发现不仅被誉为能够“聆听宇宙的雷鸣”,更让LIGO团队在2017年荣获诺贝尔物理学奖,彰显了引力波研究在物理学领域的崇高地位。
尽管爱因斯坦早已预言了引力波的存在,但他却认为其永远无法被直接探测。然而,LIGO的成功却打破了这一预言,用实际行动证明了科学探索的无限可能。