黑洞自旋的发现可能揭示广义相对论和恒星的寿命吗？

　　文理学院物理学博士后维杰·瓦玛（Vijay Varma）认为：引力波天文学的主要目标之一是理解和表征双星黑洞自旋。

　　通过测量双星黑洞系统的质量和自旋速率，研究人员可以洞察天体物理学中更大的问题，包括广义相对论和恒星寿命，在双星黑洞系统中，两个超紧凑的天文物体相互绕轨道运行，使用物体合并时发射的引力波。

　　在2021年4月29日于《物理评论快报》上发表的“LIGO处女座二元黑洞的新自旋”中，瓦玛和他的合作者提出了一种研究二元黑洞的新方法，通过它们的自旋而不是质量来识别它们各自的组成黑洞，从而提高了对自旋的测量。研究人员应用新方法分析了由LIGO和处女座引力波探测器收集的双星黑洞数据。

　　研究人员写道：“我们不是像通常做的那样，试图确定两个物体中最重和最轻的物体的自旋，而是推断自旋最高和最低的物体的属性。”这种对黑洞自旋的重新关注，而不是它们的质量，给双星中的自旋测量带来了新的重要性，在双星中，两个黑洞的质量几乎相等——“这似乎是大多数。”他们写道。

　　他们的发现潜在地改变了科学家研究黑洞的方式，从而提供了对广义相对论的了解以及我们对恒星演化的认识，以及其他一些大问题。

　　“我们意识到，对于双星中两个黑洞质量相等或接近相等的系统，很难测量自旋。” Biscoveanu说。团队重新设计了问题，直接观察了自旋最高的黑洞的自旋和自旋最低的黑洞的自旋。

　　Varma和合作者（第一作者Sylvia Biscoveanu，Maximiliano Isi和Salvatore Vitale，均来自麻省理工学院）在研究GW190521的数据时受到了启发，GW 190521是一个由LIGO探测到的二元黑洞系统，这是一种非常敏感的仪器，可以探测包括黑洞在内的天体的引力波。它可以检测来自天文学物体（包括黑洞）的引力波。研究人员说，它是迄今为止探测到的最大规模的系统，它也证明了以前没有观察到的独特自旋信号的证据。

　　“我们在具有自旋系统特别感兴趣，因为他们携带了大量的天体物理信息，它可以告诉我们如何在第一时间形成这些二进制文件，”瓦玛说，发展“替代模型”，这使研究人员能够确定一个专家基于超级计算机仿真的黑洞特征。

　　Biscoveanu将测量二元黑洞系统的质量和自旋与测量两种果汁的温度和甜度进行了比较。她说：“您将测量所品尝的最冷果汁的温度和最甜果汁的甜度。” “您不会尝试测量最冷的果汁的甜度，因为这是一个令人费解的问题，尤其是如果它们的温度相同的话。”

　　研究人员说，询问旋转最快的黑洞有助于研究人员了解更多关于单个二元黑洞系统或整个二元黑洞群体的信息，例如Virgo处女座合作通过引力波观察到的那些。

　　“这对恒星如何演化并形成黑洞有影响。”瓦玛说。 “我们可以回到进化的早期阶段，试图理解黑洞天体物理学的秘密。”