近日，学院舒富文教授团队在引力波观测检验黑洞性质的研究中取得了重要进展。该团队在国内顶级期刊《SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy》上发表了题为《Testing the first law of black hole mechanics with gravitational waves》的学术论文。该研究基于LIGO和Virgo的引力波观测数据，首次通过两种不同的方法对黑洞力学第一定律进行了严格的限制和检验。学院王朝婉真博士为该论文的第一作者，舒富文教授为唯一通讯作者，南昌大学为唯一通讯单位。该研究工作得到了国家自然基金委、江西省科技厅的项目支持。

作为宇宙中最神秘的天体，黑洞的性质潜藏着深刻的物理内涵，特别是上世纪70年代发现的黑洞力学定律，揭示了引力体系与热力学和量子系统之间存在着深刻的联系，并成为了研究量子引力理论的最有力理论工具之一。然而，由于黑洞自身强大的引力场，使得传统的电磁波观测手段无法直接探测到黑洞，因此，如何从实验观测上检验这些定律的有效性是当前黑洞物理研究中的一大挑战。

不同偏离度（偏离黑洞力学定律）下的概率分布图

引力波源质量比与误差关系图

黑洞合并过程中产生的引力波携带了大量黑洞时空的信息。对引力波的成功观测打开了研究黑洞的全新窗口，使得人们能够通过引力波观测数据来研究黑洞的性质。舒富文教授团队通过LIGO和Virgo的引力波观测数据来检验黑洞力学第一定律的有效性。通过对数个具有较高质量比的引力波事件并合前和并合后的数据进行独立分析，该项研究在较高置信水平上证实了黑洞力学第一定律的有效性，同时还发现，引力波源的质量比越高，检验第一定律的误差水平就越低。这一研究成果不仅为检验黑洞力学定律提供了新方法，也为进一步利用引力波探索检验量子引力理论的性质提供了新的思路。

论文链接：https://doi.org/10.1007/s11433-024-2442-3