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次破纪录的来自两个并黑洞的引力波，让科学们对因斯坦的引力理论进行了迄今为止详尽的测试。图片来源： Shutterstock
有史以来探测到的清晰的黑洞碰撞再次证明了因斯坦的理论是正确的，也让人们加期待下次碰撞或许能改写引力理论。
对于研究来自空引力波的科学而言，某次引力波事件是个非同寻常的案例。它是迄今为止捕获到的来自双黑洞并的精确的引力波信号，为研究人员提供了难得的机会来入检验阿尔伯特因斯坦的引力理论 —— 广义相对论。
康奈尔大学物理学、文理学院康奈尔天体物理学与行星科学中心的美国国航空局哈勃博士后研究员基夫米特曼说：奇妙的是，这次事件几乎与我们 10 年前观测到的次事件 GW150914 相同。它之所以清晰得多，纯粹是因为在过去 10 年里，我们的探测器变得加精确了。
发现背后的全球作
米特曼是分析这 信号的研究论文的作者之，该论文题为《利用引力波 GW250114 进行黑洞光谱学研究及广义相对论检验》，发表于《物理评论快报》。这项研究由激光干涉引力波天文台（ LIGO ）科学作组织与意大利的处女座引力波探测器（ Virgo ）作组织以及日本的冈引力波探测器（ KAGRA ）作组织共同开展。自 20 世纪 90 年代初该项目启动以来，康奈尔大学的科学们就度参与了 LIGOVirgoKAGRA 项目。
名为 GW250114 的引力波是由两个黑洞相撞产生的，它们在时空中激起了涟漪。该信号近期抵达了位于美国的激光干涉引力波天 文台（ LIGO ）。
引力波以其被探测到的日期命名， LIGO 处女座冈引力波天文台（ KAGRA ）团队公开宣布了这事件。据研究人员分析，该信号与广义相对论的预测相符。同时，科学认为未来的黑洞并可能会表现出不同的情况，这为探索支配宇宙的基本定律创造了机会。
聆听黑洞的鸣响
两个黑洞并时，新形成的黑洞会以类似钟鸣的式振动。米特曼解释说，这些振动会产生特的音调黔东南pvc管道管件胶，由两个测量值定义：振荡频率和阻尼时间。检测到单音调能让科学估出终黑洞的质量和自旋。正如广义相对论所预测的那样，检测到两个或多音调则可 以对这些相同属进行多次立测量。
米特曼说：如果这两个测量结果彼此致，你就相当于在验证广义相对论。但如果测得的两个信号法与同质量和自旋组相匹配，你就可以开始探究与广义相对论预测的偏差程度了。
就 GW250114 而言，其信号强度足以让研究人员测量出两个不同的频率，保温护角专用胶并对三个频率设定了限制。所有这些测量结果都与因斯坦的理论致。
物理学为何在观测偏差
如果音调不致，那会意味着什么呢？
那样的话，作为物理学，我们就有很多工作要做了，要努力解释到底发生了什么，以及我们宇宙中真正的引力理论是什么 。米特曼说。他和他的作者认为，未来的 引力波探测结果有可能不会遵循广义相对论，这或许能为尚未解答的问题提供线索。
许多物理学已经怀疑广义相对论并非对引力的终描述。正如米特曼所指出的，该理论法解释与暗能量和暗物质相关的引力现象，而且当科学试图将其与描述量子域的定律相协调时，它就会失。
米特曼说：须找到某种法来解决这个悖论，让我们的引力理论与量子力学理论保持致。沿着这些思路，我们预计会出现些与因斯坦经典预测的偏差，在这些引力波信号中，你可能会看到量子引力的特征印记。
人们希望有朝 日能发现这些偏差，这将有助于引我们找到真正的量子引力理论。
参考文献： A.G. 阿巴克等人的《利用 GW250114 进行黑洞光谱学研究与广义相对论检验》， 2024 年 10 月 10 日，《物理评论快报》。 DOI ： 10.11036c61fm1n
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BY: Kate Blackwood, Cornell University
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