GW250114 揭示黑洞视界特征

黑洞的视界，即“不归面”，由其旋转频率 $\Omega_H$ 和表面引力 $\kappa$ 表征。一个显著的特征是，由于参考系拖拽，任何下落的物体似乎都在以 $\Omega_H$ 的频率绕轨道运行，而由于引力红移，其发射的信号以由 $\kappa$ 设定的速率呈指数衰减。最近的理论工作预测，双黑洞并合产生的引力波的并合阶段通过一个“直接波”分量携带了残余黑洞视界性质的直接印记，该分量 (i) 在 $2\Omega_H$ 附近振荡，反映了视界的参考系拖拽和引力辐射的主四极性质，(ii) 以由 $\kappa$ 表征的不断增加的速率衰减，并受到黑洞势垒的额外屏蔽。在本文中，我们报告了 GW250114 中直接波的观测证据，在 LIGO Hanford (Livingston) 探测器中，其 90\% 置信区间的匹配滤波信噪比为 $15.8^{+0.1}_{-0.5}$ ($17.1^{+0.1}_{-0.4}$)。测量性质与理论预测完全一致。这些发现建立了一个新的观测通道，可以直接测量黑洞能层中的参考系拖拽效应，并探索动态强引力状态下的（近）视界物理。