一幅黑洞吞噬物质和光线的插图，发光的金色环代表着事件视界。（图片来源：Robert Lea（使用Canva制作））有史以来最响亮的引力波碰撞为我们提供了对事件视界的深入了解，事件视界是超出此边界的任何物体都无法逃避黑洞的控制。引力波信号GW250114在2025年1月被LIGO（激光干涉引力波天文台）、Virgo和KAGRA（神冈引力波探测器）捕捉到。这个信号是在两个质量大约是太阳32倍的黑洞碰撞时产生的，扰动了时空的本质。现在，一组研究人员评估了这个信号，发现引力波中的一个特征代表了在碰撞的瞬间涉及黑洞的集体事件视界。“我们测量了黑洞相撞时发出的最后声音。在那个信号中隐藏着一个小成分，称为直接波，以前并不太被理解，”来自澳大利亚引力波发现卓越中心（OzGrav）的联合研究负责人Neil Lu在一份声明中说道。“我们的新分析使我们能够解码这个成分，并从接近事件视界的地方提取独特的信息。”该团队的研究提出了一个引人入胜的可能性：科学家可以利用引力波来研究这些神秘的黑洞边界。事件视界和无归点的概念首先通过阿尔伯特·爱因斯坦1915年重力理论广义相对论的方程解决方案中出现。卡尔·施瓦兹希尔德在第一次世界大战期间服务于德国军队的东线时，发展了这些解决方案。施瓦兹希尔德发现，在一个有质量的物体周围有一个点，逃脱速度（逃脱该物体的引力所需的速度）超过光速。这个边界也被称为施瓦兹希尔德半径，其大小取决于物体的质量。因此，太阳的施瓦兹希尔德半径约为1.86英里（3公里），距离其质心；而地球的施瓦兹希尔德半径则仅为距离我们星球的质心0.35英寸（9毫米）。在所有行星和恒星都是如此；施瓦兹希尔德半径在这些物体内部。然而，对于黑洞而言，施瓦兹希尔德半径远离质心，充当一个捕光的外边界：事件视界。要从此点逃离黑洞的引力控制，物质需要加速到超过光速，而爱因斯坦的特殊相对论告诉我们，这需要无限的能量。宇宙中没有任何东西的速度快于光，因此，任何东西都无法逃脱事件视界。黑洞的解剖结构，包括其外边界事件视界。（图片来源：AFP Photo/NASA/JPL-Caltech）要理解为何这给黑洞蒙上了神秘的面纱，考虑一下没有信号能以超光速传播。这意味着事件视界是信息的一条单向屏障。黑洞可以吞噬信息，但事件视界阻止其释出信息。我们永远无法观察到黑洞的内部。难怪科学家如此渴望研究事件视界及其内发生的事情。他们不仅想了解参与黑洞单向旅行的物质的物理学，还想了解这些宇宙巨人对时空本质的影响。黑洞的巨大引力影响意味着，在它们旋转时，它们将时空的本质也拖拽了过去，这种现象被称为“框架拖拽”或伦斯-提林效应。这引入了关于事件视界的另一条规则——不仅没有东西能逃脱这个边界，那里也没有东西静止。这项研究使科学家们更接近于前所未有地详细理解这些规则。“我们研究了GW250114，这是迄今为止观察到的最响亮的双黑洞信号，响度约是十年前首次探测到的引力波信号的三倍，”OzGrav团队的联合负责人Ling Sun说道。“我们的分析显示，这一异常响亮的信号可用作洞察残余黑洞视界的重要探针，使我们可以测量其两个基本特性：旋转频率和表面引力。”这些结果还可能进一步揭示在宇宙中最极端环境下，即黑洞的边缘，重力的行为。“这些测量标志着未来使用直接波测试广义相对论的第一步，”Lu说道。这项研究于6月24日（星期三）发表在《自然》杂志上。Robert Lea是一名英国科学记者，其文章曾发表于《物理世界》、《新科学家》、《天文学杂志》、《太空全接触》、《新闻周刊》和《ZME科学》上。他还为Elsevier和《欧洲期刊》撰写有关科学传播的内容。