ブラックホール合体の未曾有の観測(An Unprecedented View of Merging Black Holes)

2025-09-10  コロンビア大学

コロンビア大学とFlatiron Instituteの研究者を含むLIGO–Virgo–KAGRA共同チームは、2025年1月に観測された重力波イベント「GW250114」をこれまでで最も鮮明に解析した。信号の解像度は2015年の初観測時の約4倍に達し、ブラックホール融合の詳細が明らかになった。解析では、ブラックホールの表面積が減少しないというホーキングの定理や、融合後に「リンギング(ringdown)」するというアインシュタインの一般相対性理論の予測が高精度で確認された。また、ブラックホールが質量とスピンの二数で完全に記述されるとする「ノーヘア定理」の最も明確な証拠も得られた。今回の成果は、重力波観測技術の進歩が物理学の根本法則の厳密検証を可能にすることを示し、ブラックホール研究における大きな前進となった。

ブラックホール合体の未曾有の観測(An Unprecedented View of Merging Black Holes)When two black holes collide and merge, they release gravitational waves. These waves can be detected by the LIGO-Virgo-KAGRA detectors on Earth, allowing scientists to determine the mass and spin of the black holes. The clearest black hole merger signal yet, named GW250114, recorded by LIGO in January 2025, offers new insights into these mysterious cosmic giants. (Maggie Chiang for Simons Foundation)

<関連情報>

GW250114:ホーキングの面積定理とブラックホールのカー的性質の検証 GW250114: Testing Hawking’s Area Law and the Kerr Nature of Black Holes

A. G. Abac, I. Abouelfettouh, F. Acernese, K. Ackley, C. Adamcewicz, S. Adhicary, D. Adhikar, N. Adhikari, R. X. Adhikari et al. (LIGO Scientific, Virgo, and KAGRA Collaborations)
Physical Review Letters  Published: 10 September, 2025
DOI: https://doi.org/10.1103/kw5g-d732

Abstract

The gravitational-wave signal GW250114 was observed by the two LIGO detectors with a network matched-filter signal-to-noise ratio of 80. The signal was emitted by the coalescence of two black holes with near-equal masses 1=33.6+1.2−0.8and 2=32.2+0.8−1.3⁢, and small spins 1,2≤0.26 (90% credibility) and negligible eccentricity ⁢≤0.03. Postmerger data excluding the peak region are consistent with the dominant quadrupolar (ℓ=||=2) mode of a Kerr black hole and its first overtone. We constrain the modes’ frequencies to ±30% of the Kerr spectrum, providing a test of the remnant’s Kerr nature. We also examine Hawking’s area law, also known as the second law of black hole mechanics, which states that the total area of the black hole event horizons cannot decrease with time. A range of analyses that exclude up to five of the strongest merger cycles confirm that the remnant area is larger than the sum of the initial areas to high credibility.

1701物理及び化学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました