2016年2月，激光干涉儀引力波觀測站（LIGO）宣布首次偵測到引力波，證實愛因斯坦廣義相對論關於時空漣漪的預言。引力波源自巨大天體如中子星或黑洞合併所產生的時空波動。此後，LIGO、歐洲維爾戈（VIRGO）及日本神岡重力波探測器（KAGRA）共偵測超過300起引力波事件，推動天文物理學研究進入新紀元。記者林育如／編譯

2016年2月，激光干涉儀引力波觀測站（LIGO）宣布首次偵測到引力波，證實愛因斯坦廣義相對論關於時空漣漪的預言。引力波源自巨大天體如中子星或黑洞合併所產生的時空波動。此後，LIGO、歐洲維爾戈（VIRGO）及日本神岡重力波探測器（KAGRA）共偵測超過300起引力波事件，推動天文物理學研究進入新紀元。

[caption id="attachment_193149" align="alignnone" width="822"] 黑洞本質觀察，驗證了愛因斯坦、霍金及克爾的多項理論。（圖／AI生成）[/caption]

近日，LIGO與美國Flatiron研究所計算天文中心（CCA）合作，發表於9月10日《物理評論快報》的論文指出，代號為GW250114的黑洞合併事件，提供迄今最清晰的黑洞本質觀察，驗證了愛因斯坦、霍金及克爾的多項理論。這次合併形成一個質量約63個太陽、每秒旋轉100圈的新黑洞。科學家成功捕捉到黑洞合併過程中的引力波以及合併後黑洞振鈴的微弱信號，這是此前技術未能實現的突破。

Flatiron研究所的Maximiliano Isi和Will Farr領導分析團隊指出，此次事件是引力波天文學的里程碑。Isi表示：「這是迄今最清楚的黑洞影像，我們找到強有力證據證明天文黑洞符合愛因斯坦廣義相對論的預測。此次黑洞合併事件與2015年首次偵測的事件非常相似，但隨著觀測設備大幅進步，我們能以前所未有的精確度分析訊號。」

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該團隊運用2021年開發的頻率隔離技術，成功分離出合併後黑洞約10毫秒的振鈴訊號，使對多項理論的測試更為精確。這包括1963年由物理學家羅伊·克爾提出的克爾度規理論，該理論指出黑洞本質可由旋轉與質量兩個參數完整描述。研究結果證明合併後黑洞是一個簡單系統，完全符合克爾度規的描述。

同時，此次觀測驗證了霍金面積定律，該定律指出黑洞事件視界的面積只能增大，呼應熱力學第二定律中熵不減的基本原理。這項發現進一步深化了對黑洞熱力學及物理系統演化的理解，並可能促進廣義相對論與量子物理統一理論的發展。

Isi強調：「黑洞事件視界面積與熵類似，這一發現具有深遠理論意涵。過去這領域多依靠數學推演，現在終於能以實際觀測數據推動理論進展。」

展望未來，NASA計畫於2035年發射的太空引力波探測器LISA，以及多項靈敏度提升10倍的新地面探測器，將讓科學家更精準監測黑洞合併事件，持續檢驗黑洞理論。

這項突破不僅是對愛因斯坦、霍金與克爾理論的致敬，也可能引領天文物理新革命，推動尋求統一萬有理論與時空本質的全新認識。

資料來源：Universe Today、Scientific American、Phys.org、ScienceDaily

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