LIGO再次「清晰」探測到引力波

美國LIGO和歐洲Virgo兩個引力波探測項目的研究人員當地時間15日在美國加利福尼亞州聖迭戈宣布，他們再次「非常清晰」探測到「時空漣漪」引力波的存在。

在當天上午美國天文學會舉行的新聞發布會上，研究人員宣布他們利用「激光干涉引力波天文台（LIGO）」探測器於美國東部時間2015年12月25日22時38分53秒（北京時間26日11時38分53秒），再次「清晰」探測到來自於兩個黑洞合并的引力波信號。

（果殼網訊）2015年12月26日的這一引力波信號源自於兩個黑洞即將合二為一之時最後的相互繞轉，這種現象被稱為併合（coalescence）。儘管這一信號要比首次探測到的引力波信號更弱，但這一新發現的置信度仍然超過99.99999%。

再次探測到引力波，表明這樣的災難性事件在宇宙中相當常見。這也意味著，當美國的高新激光干涉儀引力波天文台和義大利的高新室女座引力波探測器（Advanced Virgo）在升級後於2016年底恢復運行之後，很可能會檢測到更多引力波事件。這將幫助科學家更好地理解成對出現的黑洞。

黑洞是最大質量恆星演化的最終階段。其中一些黑洞成對形成，相互旋轉，並以引力波的形式損失能量，因而會逐漸靠近，直到抵達一個臨界點，令整個過程突然加速。它們最終會併合成一個單獨的黑洞。2015年12月26日探測到的引力波信號，就來源於併合之前最後的旋轉階段。

依據觀測到的引力波信號，科學家能夠推斷出那兩個黑洞的質量，分別是太陽質量的8倍和14倍（相比之下，2015年9月14日首次探測到的引力波信號，併合的那兩個黑洞分別是太陽質量的29倍和36倍）。黑洞合并之後形成了一個質量相當於太陽21倍的旋轉黑洞，大約與１個太陽相當的物質轉化成了能量，以引力波的形式釋放出來。

由於這次的兩個黑洞較輕，它們相互靠近的速度就沒有那麼迅速：此次探測到的信號持續了幾秒鐘，而上次探測到的信號僅持續了不到0.5秒。因此，此次觀測到的雙黑洞併合前相互旋轉的圈數，遠遠大於第一次觀測到的引力波事件，這讓科學家有機會對愛因斯坦的廣義相對論進行一次完全不同的理論檢驗。

此次觀測到的黑洞併合事件，發生在距離地球大約14億光年的地方，這意味著引力波在太空中穿行了14億年，才抵達了位於美國路易斯安那州和華盛頓州的兩台LIGO探測器。位於路易斯安那州利文斯頓的LIGO探測器比另一台位於華盛頓州漢福德的探測器早1.1毫秒記錄到了引力波信號，讓科學家能夠大致測定引力波源的方位。

再次觀測到引力波事件，證實了成對出現的黑洞在宇宙中相當普遍。對LIGO探測器從2015年9月到2016年1月間採集的數據所作的系綜分析暗示，2015年10月2日也可能探測到了一起此類事件，只不過置信度較低。

最終，對此類觀測的分析或許能夠解釋雙黑洞的起源：到底是一對雙星分別各自轉變成黑洞，還是一個黑洞俘獲了另一個黑洞？為了得到答案，就必須要有大量的觀測樣本，等到高新LIGO和高新Virgo在2016年秋天恢復運行之時，這一切皆有可能。正如高新LIGO探測器在首次數據採集階段所證明的那樣，引力波現在已經成為了一種全新的手段，來探索宇宙和宇宙中最基本的相互作用——引力。

這一發現（6月15日）在美國天文學會聖迭戈會議上公布，並將發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。

就此次公布的第二次引力波事件，中國科學院高能物理研究所研究員、中微子實驗物理學家曹俊博士在「分答」平台上，向中國科學院粒子天體物理重點實驗室主任、著名天體物理學家張雙南博士提問：這一發現對天文和宇宙學有何意義？

張雙南博士回答說：「如果這次的引力波事件的確來自於兩個10倍左右太陽質量的黑洞併合，那麼說明今後這種高頻引力波探測的事件率將會比較高。第一個引力波事件來自於兩個30倍左右太陽質量的黑洞，而那種黑洞以前我們所知甚少。10倍左右太陽質量的黑洞在銀河系及附近的星系內很常見，這樣的引力波事件距離我們更近，有利於對其電磁波對應體的搜尋，因此對引力波事件的電磁波對應體的搜尋將成為天文學的一個熱點。無論能否找到雙黑洞併合的電磁波對應體，都會對雙黑洞的形成和演化機製作出強烈的限制。一旦通過電磁波精確測量到了引力波事件發生地的紅移，就能夠作為新的天文學距離測量手段，研究宇宙的膨脹。這對於恆星演化、黑洞形成，以及宇宙演化等研究，都將具有劃時代的意義。」

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