終於觀測到霍金關於黑洞的主要預測

美國麻省理工學院針對2015年首次觀測到的重力波GW150914黑洞進行分析，證實了霍金1971年提出的理論「黑洞面積定理」—根據古典物理學，黑洞事件視界的總面積只會變大，永遠不會變小。

霍金1971年首次提出，預測黑洞事件視界的表面積永遠不會減少，只會增加。事件視界的面積包括黑洞外圍「任何東西都（包含光線）無法逃脫的邊界」。它與黑洞的質量成正比，由於黑洞只會增加質量，在廣義相對論下，事件視界也只會增長。

「黑洞面積定理」在數學上早已得到驗證，但在觀測上就很難證實，主要是因為黑洞很難直接觀測到，因為它們不發射可供探測的輻射。直到2015年，激光干涉重力波天文台（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory，縮寫 LIGO）偵測到了GW150914，兩個黑洞碰撞時產生的重力波。

2019年麻省理工學院研究人員開始對這事件碰撞合併時數據進行解碼和分析，計算合併前後黑洞的質量和自旋，由於質量和自旋與事件視界的面積有關，這使他們能夠計算這前後三個物體的事件視界。根據他們的計算，合併前兩個較小的黑洞的總事件視界面積為 235,000平方公里，合併後的黑洞面積為367,000平方公里。

麻省理工學院物理學家麥士米利安奴·伊士（Maximiliano Isi）表示：就像一個由不同緻密物體組成的動物園，雖然其中一些是遵循愛因斯坦和霍金定律的黑洞，但其它也有可能是略有不同的野獸。所以，這不是做了一次測試，結果就可以成了定論，這只是個開始。

麻省理工學院研究團隊的成就為我們未來對於其他重力波的觀測提供了一個嶄新的工具，對黑洞和宇宙物理學將有更多的了解。

【圖：激光干涉重力波天文台；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】 研究全文刊登在2021年7月1日出版的《物理評論快報》期刊