LIGO重力波天文台探測到史上最巨黑洞合併！質量達225個太陽、旋轉接近極限

一場遠在宇宙深處、規模驚人的天體碰撞事件，正挑戰著我們對黑洞形成與宇宙演化的理解。美國科學家近日宣布，他們透過 LIGO 重力波天文台，偵測到有紀錄以來質量最大、旋轉速度最快的一次黑洞合併事件，被命名為「GW231123」。

由美國、歐洲與日本合作組成的 LVK 聯盟（LIGO–Virgo–KAGRA）近日宣布，他們透過重力波成功探測到有史以來質量最大、旋轉速度最快的黑洞合併事件，生成了一顆質量高達 225 個太陽的超巨型黑洞，不僅遠超以往紀錄，更可能違背目前的恆星演化理論，對現行天體物理模型構成挑戰。

GW231123：比以往更大、更快的黑洞誕生

根據美國國家科學基金會（NSF）資助的 LIGO 激光干涉重力波天文台，這次命名為 GW231123 的事件發生於 2023 年 11 月 23 日，當時 LVK 聯盟正在進行第四輪重力波觀測運作。此次探測結果顯示，有兩顆質量分別約為 100 與 140 個太陽的黑洞發生合併，最終生成質量高達 225 倍太陽質量的黑洞，創下觀測史上新高。

不僅如此，這顆黑洞還以極高速自轉，接近愛因斯坦廣義相對論所允許的理論極限，讓本次信號成為目前最難以建模與分析的案例之一。

這讓研究團隊推測，這兩個黑洞可能不是由單一恆星坍縮而來，而是來自數個較小黑洞逐步合併的「黑洞世家」，形成類似「連鎖反應」的成長模式。這個假設也由斯坦福大學卡夫利研究所的天文物理學者威爾金斯（Dan Wilkins）所認同，他指出：「重力波就像是開啟了一扇窗，讓我們能觀測那些不發光、卻不斷壯大的黑洞。」

天文學界震撼：違背恆星演化模型，或來自「黑洞的黑洞」

LVK 聯盟成員、卡迪夫大學的理論物理學家馬克・漢納姆（Mark Hannam）表示：「這是我們至今透過重力波觀測到的質量最大雙黑洞，已經明顯超出了傳統恆星演化模型所能解釋的範圍。」

他進一步指出，現有理論認為恆星即使在死亡後形成黑洞，其質量也難以超過 150 個太陽，除非這些黑洞本身就是由先前的黑洞合併而來，這類「二代黑洞」理論，可能是唯一合理的解釋。

據 LVK 成員、朴茨茅斯大學的查理・霍伊（Charlie Hoy）說明，這次的黑洞旋轉速度過快，導致傳回的重力波信號極其複雜，需要更進階的理論工具才能解析。他表示：「這正是一個讓我們進一步改進理論模型與資料分析技術的關鍵案例。」

目前研究團隊仍持續對 GW231123 進行數據解析，進一步研究黑洞旋轉對重力波產生的影響。同時，來自全球各地的研究人員也可透過「重力波開放科學中心」（GWOSC）取得這筆資料，加入分析行列。

LIGO–Virgo–KAGRA 聯盟：300 次合併紀錄　科學還在起步

此次觀測到的重力波訊號極為微弱，但其強度足以被 LIGO 在美國路易斯安那與華盛頓兩地的設施偵測到。這也是 LIGO-Virgo-KAGRA 聯合觀測網自 2015 年以來捕捉到約 300 次黑洞合併事件中的最大一次。

過去最大的一次紀錄為 2021 年的 GW190521，當時所產生的黑洞質量為 140 倍太陽質量，與此次相比仍小了一個等級。隨著本次超大型事件的出現，天文學界預期將對宇宙黑洞的形成與演化理論進行全面重審。

相關資料來源：LIGO官網