科技日報記者 劉霞
一個國際科研團隊在10日出版的《物理評論快報》雜志上發表論文稱，他們借助美國激光干涉儀引力波天文臺（LIGO）探測到雙黑洞劇烈碰撞產生的引力波信號，以高達99.999%的置信度，驗證了斯蒂芬·霍金于1971年提出的黑洞面積定理。這一成果為量子引力理論的研究奠定了重要基礎。
黑洞面積定理指出，合并后新生黑洞的事件視界（即連光也無法逃脫的邊界）總面積，不小于原先兩個黑洞事件視界面積之和。
黑洞合并時會劇烈扭曲時空，產生被稱為“時空漣漪”的引力波。2015年，LIGO首次直接探測到雙黑洞合并產生的引力波。此后，LIGO與室女座引力波探測器（Virgo）、神岡引力波探測器（KAGRA）聯合組成LVK合作組，持續開展觀測。
升級后的LIGO探測器靈敏度已達到2015年時的三倍，能夠以更高精度捕捉更多黑洞碰撞事件，包括本次研究關注的GW250114。據測算，GW250114源自約13億光年外、兩個質量可能為太陽32倍左右的黑洞的碰撞。合并前后，事件視界總面積分別為24萬平方公里和40萬平方公里。
LVK團隊成員表示，GW250114是迄今探測到的“最響亮”的引力波事件，如同“耳語變吶喊”，使他們有機會清晰驗證霍金的預言。
團隊成員、英國樸次茅斯大學引力波專家勞拉·努塔爾解釋道，黑洞碰撞產生的引力波類似鐘聲的泛音。以往這些“泛音”消散太快，難以捕捉并用于計算視界面積。2021年曾有研究以95%的置信度支持該定理，而本次結果將置信度大幅提升至99.999%。
研究團隊指出，最新發現為構建融合廣義相對論與量子力學的量子引力理論鋪平了道路。隨著LIGO等探測器繼續升級以及更多天文臺投入運行，人類對黑洞物理的認知將進一步深化。
此外，借助GW250114的數據，科學家也證實了數學家羅伊·克爾于20世紀60年代提出的描述黑洞的方程：即只需質量和自旋兩個參數，就可完全確定一個黑洞。具有相同質量和自旋的黑洞，在數學上是完全相同的。如今，這一預言也獲得了觀測支持。
