Forskare upptäcker för första gången “fingeravtryck” från ett svart håls händelsehorisont

Forskare har för första gången upptäckt det direkta avtrycket av ett svart håls händelsehorisont i data från gravitationsvågor, och utvunnit information från närmare "point of no return" än någon tidigare observation. Resultaten, som publicerades på onsdagen i Nature, öppnar vad forskarna beskriver som en ny observationskanal för att utforska den mest extrema miljön i universum.yahoo+1

Att lyssna på det sista ljudet

Ett internationellt team lett av forskare vid Australian National University och California Institute of Technology analyserade GW250114, den kraftigaste gravitationsvågssignalen som någonsin registrerats, vilken producerades av kollisionen mellan två svarta hål, vardera med ungefär 32 gånger solens massa. Signalen upptäcktes av LIGO den 14 januari 2025.arxiv+2

Genom att använda en teknik som kallas rationell filtrering för att ta bort de välkända "ringdown"-svängningarna som följer en sammanslagning, isolerade teamet en tidigare förutsagd men aldrig tidigare observerad komponent känd som den "direkta vågen". Denna signal representerar den sista gravitationsstrålning som sänds ut av materian som faller in, precis innan den tystas av horisonten hos det nybildade svarta hålet.inspirehep+1

Den direkta vågen upptäcktes med ett signal-brus-förhållande på 14 i den ena LIGO-detektorn och 13,5 i den andra, vilket långt överstiger tröskeln för en statistiskt robust detektion.arxiv

Einstein bekräftad igen

De uppmätta egenskaperna hos den direkta vågen stämde överens med teoretiska förutsägelser med slående precision. Signalen svängde med en frekvens kopplad till horisontens rotationshastighet, en konsekvens av "frame dragging" – fenomenet där ett roterande svart hål vrider den omgivande rumtiden och tvingar all närliggande materia att rotera med. Dess avklingningshastighet reflekterade horisontens ytgravitation, som styr hur gravitationsrödförskjutning dämpar signaler som slipper ut.nature+1

Tillsammans är dessa två storheter – rotationsfrekvensen och ytgravitationen – de fundamentala termodynamiska egenskaperna hos ett svart håls horisont, som dyker upp i det fysiker kallar den första lagen om svarta håls termodynamik.arxiv

Ett fönster mot kvantgravitation

Forskarna beskrev direkta vågor som en komplementär kanal till traditionell spektroskopi av svarta hål, som undersöker "ljusringen" längre från horisonten. Däremot bär direkta vågor information från själva ergosfären, regionen där "frame dragging" är som starkast.arxiv

Teamet noterade att i takt med att gravitationsvågsdetektorer blir mer känsliga, kan framtida observationer avslöja kvantfluktuationer nära horisonten, vilket potentiellt kan exponera fysik bortom den allmänna relativitetsteorin. "Detta nya perspektiv öppnar spännande möjligheter att testa den allmänna relativitetsteorin i det mest extrema regimet och att utforska naturen hos exotiska kompakta objekt", står det i artikeln.arxiv