LIGO는 현재까지 가장 강력한 블랙홀 합병을 탐지하고, 일반상대성이론과 호킹면적정리는 가장 강력한 검증을 받았다.

천문학자들이 미국 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)를 통해 역사상 가장 강력한 블랙홀 충돌로 생성된 중력파 신호를 포착했습니다. 이번 발견은 아인슈타인의 일반상대성이론과 호킹의 블랙홀 이론을 검증할 수 있는 가장 확실한 관측 증거를 제공한다.

이 중력파 사건은 먼 우주 깊은 곳에서 태양 질량의 33.6배와 32.2배에 달하는 두 개의 블랙홀이 나선형으로 합쳐질 때 발생했습니다. 2025년 1월, 미국 루이지애나주와 워싱턴주에 위치한 두 개의 LIGO 감지기가 공동으로 매우 높은 신호 대 잡음비 신호를 기록했습니다. 최근 몇 년 동안 감도가 3배 증가한 덕분에 LIGO는 이전에는 관찰하기 어려웠던 세부 사항을 명확하게 포착했습니다.

병합된 새로운 블랙홀은 초당 247주기의 빈도로 짧은 "링 다운" 현상을 겪고 약 10밀리초 동안 지속됩니다. 연구진은 고리 진동의 주진동과 배음 분석을 통해 블랙홀이 질량과 스핀이라는 두 가지 매개변수에 의해서만 결정된다는 일반상대성이론의 예측을 검증했으며, 블랙홀의 주파수와 붕괴율이 수학적으로 관련되어 있음을 확인했습니다.

분석 결과, 병합된 블랙홀의 사건 지평선 면적은 약 40만 평방킬로미터로 증가한 것으로 나타났습니다. 중력파 복사로 인해 계의 전체 질량은 줄어들었지만 사건의 지평선 면적은 여전히 ​​두 개의 원래 블랙홀 면적의 합보다 크다. 이는 '블랙홀의 표면적은 결코 줄어들지 않는다'는 호킹의 정리를 직접적으로 입증한다.

분석에서는 이론적 전제 편향을 피하려고 노력하지만, 학자들은 모델 독립적인 추가 테스트가 필요하다고 지적합니다. 앞으로 LIGO의 감도가 지속적으로 향상됨에 따라 과학자들은 더 많은 진동 모드를 감지하여 일반 상대성 이론을 보다 정확하게 테스트하고 응용 범위를 탐색할 것으로 예상됩니다.