北京
隨著LIGO-Virgo-KAGRA（LVK）合作組最新一批經過驗證的引力波（GW）探測結果的加入。這張圖展示了截至2025年1月，已公布的引力波探測事件（藍色和橙色點）的質量分布，以及通過電磁（EM）觀測發現或探測到的黑洞和中子星的質量。
圖源：LIGO-Kagra-VIRGO/Aaron Geller/Northwestern
當地時間5月26日，LIGO、Virgo和KAGRA三大引力波探測器聯合發布了GWTC-5.0目錄，新增161個引力波信號，總探測到的黑洞合并事件達到390次。這一成果正在深刻改變我們對黑洞形成和宇宙演化的理解。
01
” 390次黑洞碰撞：從稀有到常態
僅僅10年前，人類才首次探測到引力波（2015年）。如今，在觀測運行期間，引力波信號已經能達到每周3-4次的頻率。
本次GWTC-5.0目錄的最大亮點包括：
第二代黑洞合并：探測到由先前黑洞合并形成的黑洞再次碰撞的事件。這表明宇宙中除了大質量雙星演化外，還存在其他產生可合并黑洞的途徑。最精準定位的合并事件：GW240615信號將源頭定位在僅6平方度的天區范圍內，精度創歷史新高。最清晰的廣義相對論檢驗：GW250114信號強度極高，讓科學家得以精確驗證史蒂芬·霍金提出的黑洞面積定理。
02
什么是“第二代黑洞”？
以往我們認為，黑洞主要來自大質量恒星死亡后的坍縮。但GW241011和GW241110兩個信號顯示，其中較大的黑洞并非直接來自恒星，而是由之前的黑洞合并產生。
這些“第二代”黑洞的自旋特征非常明顯，暗示它們誕生于恒星密集的環境（如星團）。這一發現意味著：宇宙有更多方式制造可合并的黑洞，黑洞的成長鏈條可能比我們想象的更長、更復雜，甚至能幫助解釋那些質量達數百萬到數十億太陽質量的超大質量黑洞是如何形成的。
正如格拉斯哥大學科學家John Veitch所說：“這些信號讓我們看到黑洞不僅遵循熱力學第二定律，還會像鈴鐺一樣在合并后‘鳴響’，釋放引力波。”
03
引力波如何丈量宇宙？
黑洞合并產生的引力波，像時空的漣漪，以光速傳播。科學家可以通過這些信號直接估算距離，進而測量哈勃常數，即宇宙膨脹速率。
GWTC-5.0提供了更多高質量樣本，讓用引力波測量哈勃常數變得越來越精確。這對解決現代物理學最大難題之一，“哈勃張力”（不同方法測出的膨脹速率不一致）具有重要意義。
04
霍金定理得到最嚴格驗證
在GW250114事件中，科學家觀測到兩個黑洞（質量分別為34和32倍太陽質量）合并前后的事件視界總面積嚴格按照霍金的黑洞面積定理增加。這不僅是廣義相對論的又一次勝利，也再次印證了黑洞熱力學與普通熱力學的一致性：黑洞越“吃”能量，反而會變得越“冷”。
當LIGO等探測器忙著“聽”宇宙最暴力的碰撞時，中國也正在加速布局引力波研究。“天琴計劃”和“太極計劃”兩大空間引力波探測項目正穩步推進，未來有望與LIGO形成互補，共同構建全頻段引力波觀測網絡。
參考
[1]https://www.space.com/astronomy/black-holes/astronomers-discover-a-lost-world-of-black-hole-mergers-its-the-astronomical-equivalent-of-uncovering-an-ancient-civilization
[2]https://www.ligo.caltech.edu/news/ligo20260526
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