LIGO探测重力波进入10年，正以惊人速度破解黑洞之谜。近日，Ligo-Virgo-Kagra（LVK）合作计划宣布捕捉有史以来最响亮重力波信号GW250114，进一步分析验证了1971年、1963年英国理论物理学家史蒂芬·霍金、新西兰数学家罗伊·克尔等人做出的主要预测，可能打开通矢量子重力理论途径。
测量时空涟漪的重力波探测器在十年间迅速发展，随着探测灵敏度越来越高，从2015年仅发现少数重力波信号，到如今我们已确认约300个双黑洞整合、黑洞-中子星整合产生的重力波事件。
近日，国际重力波探测器网络LIGO-Virgo-KAGRA （LVK）发布有史以来双黑洞整合发布的最清晰重力波信号GW250114，距离地球13亿光年，为太阳质量34倍、32倍的黑洞整合产生太阳质量63倍的新黑洞，每秒旋转100次。
它干净利索地从仪器背景噪音脱颖而出，让天文学家准确测试爱因斯坦广义相对论，并为黑洞面积定理预测提供最佳观察证据。
1971年，英国理论物理学家史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）提出黑洞总表面积永远不会减小的理论，隔年以色列裔美国理论物理学家雅各布·贝肯斯坦（Jacob Bekenstein）首次提出黑洞拥有熵的概念，认为黑洞表面积与它的熵成正比。
2人共同得出结论表明，就算整合使黑洞自旋增加、以重力波形式失去能量，新生黑洞总表面积（事件视界内范围）也绝不会小于上一代黑洞面积总和。再隔2年，霍金进一步提出霍金辐射概念。
GW250114信号的清晰程度让天文学家轻松验证上述理论预测，整合前，2个原始黑洞总表面积和约243,000平方公里，整合后新黑洞总表面积约400,000平方公里，进一步验证熵会随时间推移而增加的理论。
可惜霍金于2018年去世，没能亲眼看见自己的理论得到观察证实。
GW250114事件示意图。（Source：加州理工学院）
GW250114信号也验证数学家罗伊·克尔（Roy Kerr）提出的克尔度规（Kerr metric），该方程为广义相对论的精确解（也称克尔解），描述旋转黑洞周边真空区域的时空几何形状。
百年前，爱因斯坦基于广义相对论预测有质量的物体加速运动时，会在时空产生涟漪并以光速向外传播，即重力波，当时科学界还没有任何仪器灵敏到能检测；如今，LIGO打开观测重力波的新世界，改变人类看待宇宙方式，随着未来更多新开发的重力波探测器加入，重力波源定位精度也将进一步提升。
新论文发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）。
（首图来源：马克斯·普朗克学会）
