又一次探測到引力波，意味著什麼？
引力波又被檢測到了！不要再跟我說引力波是什麼了？我都聽煩了~
就直接說說引力波探測有什麼用吧！好多網友等著看呢！所以，那麼此次發現，對於天文學和宇宙學來講意味著什麼？今天我們就來揭曉答案~
今天凌晨美國LIGO（激光干涉引力波天文台）科學合作組織發布重要信息，又發現一個黑洞合併，14和8個太陽質量。這是繼LIGO在2月11日宣布探測到引力波以來又一次的重要發現。
想看第二次引力波觀測數據嗎？在這裡
這次的引力波源GW151226是在2015年12月26日（UTC時間）被觀測到的，也就是西方的聖誕節期間，所以也是被稱之為聖誕老人送來的禮物。這個雙黑洞系統中，黑洞的質量分別為大約為14個太陽質量和8個太陽質量。aLIGO測量到了黑洞大約30圈的繞轉，最後合併成為21個太陽質量的黑洞，1個太陽質量以引力波的形式釋放了出去。整個信號過程持續了大約1秒。合併以後的黑洞自旋大約是0.74（自旋是角動量的無單位物理量，在0到1之間變化，0代表沒有轉動，1代表了轉動最快）。當然距離黑洞天體的距離也得到了測量，大約是離我們14億光年。最後還有很重要的一點是，這次信號的信噪比依舊很高（S/N=13），對應的置信度超過了5.3σ,超過了物理學定義「發現」的黃金標準5σ的要求。所以也算是一次真正意義上的探測。
今日凌晨發布會現場發布的此次引力波事件的信號圖（圖片來自網路）
其實還有一個疑似系統，沒可能不知道
LVT151012，因為它的置信度只有大約1.7sigma，所以很難判斷是不是真正的信號。但是如果是真，那麼它的黑洞質量將分別是23和13太陽質量，最後合併之後的質量是35個太陽質量，釋放出1個太陽質量的引力波。合併以後黑洞的自旋大約是0.66。距離大約是32億光年。
簡單對比我們可以看到兩次確認系統的距離都非常的接近，但是質量確實差別很大。幾乎包含了各個質量範圍的黑洞。不過讓我們很興奮的是，在這次的發現中，合併之前的黑洞質量和我們在銀河系中所看到的黑洞差不多。這從側面告訴我們黑洞雙星系統在我們宇宙中存在的普遍性。
下面說重點：
真正驗證了黑洞的存在
在電磁波的時代，最簡單的天體黑洞的研究也是非常耗時和複雜的。然而隨著引力波的探測的揭幕，黑洞的研究似乎變得異常簡單。
首先引力波第一次直接真正地驗證了黑洞的存在。因為合併之時和之後，引力波的產生是黑洞視界面變化的效果，所以這直接驗證了黑洞在宇宙當中的存在。
這張示意圖展示的是黑洞合併過程產生的時空漣漪（圖片來自網路）
讓黑洞研究變得簡便有效
引力波同時也讓黑洞基本性質的研究變得更為簡便和有效。儘管引力波的探測和數據處理是非常的複雜，但是一旦引力波信號被合理的提取之後，通過一次的引力波探測，我們就可以知道有關黑洞的所有信息，質量和自旋。從這個意義上來講，引力波將極大的加速我們對於黑洞的研究和認識。
對於黑洞系統而言，正如發言人所說，我們並不期待黑洞系統的合併能夠產生相對應的電磁輻射，所以引力波有可能是探測黑洞系統的最為有效的方式。但同時我們也知道，宇宙間有著很多其它的天體也能夠產生強烈的引力波，比如雙中子星合併。對於這些天體，我們就可以利用多信使的方式進行研究。多信使意味著利用不同的手段，比如可以利用引力波，電磁波（各個波段，從伽馬光子一直射電），中微子等方式同時對這些系統進行研究，從而得到一個整體的圖像和理解。
首次驗證了廣義相對論
從之前的介紹知道，我們目前在電磁波段僅僅確認了數目極少的黑洞，剩餘的絕大多數的黑洞在哪裡？我們現在還不知道。或許是孤寂的存在於星系中，或許是和恆星在一起，只是不夠明亮，沒有被我們發現。或許也是以雙黑洞的形式從在。多信使的手段或許能夠告訴我們答案。
毫無疑問引力波在弱場中已經得到無數驗證，但是對已強引力（黑洞周圍）之下的驗證，之前卻從來沒有驗證過。所以此次的觀測，是首次對廣義相對論在強引力環境之下的檢驗。
正在對LIGO設施進行技術升級工作的工程師（圖片來自網路）
研究引力波有什麼實際應用呢？
利用引力波，我們可以看到宇宙的最早期，宇宙大爆炸之後的1.0E-36秒開始的宇宙形成過程，而對於電磁波而言，它最早只能看到大爆炸後的大約300，000年之後的宇宙歷史，在此之前，電磁波是不能給我們提供的。所以引力波是我們了解我們宇宙形成的最好工具。
對於引力波的實際意義，現在還很難看出和預測。這就如同，在1915年廣義相對論被被提出之時，無人能夠認識到其偉大性一般。但是現在廣義相對論卻在我們的日常生活（比如導航）中扮演著及其重要的角色。麻省理工學院校長賴夫（Rafael Reif）在新聞發布會之後說道，「基礎科學是辛苦的、嚴謹的和緩慢的，又是震撼性的、革命性的和催化性的。沒有基礎科學，最好的設想就無法得到改進，「創新」只能是小打小鬧。只有隨著基礎科學的進步，社會也才能進步。」
引力波現在給我們打開了一扇全新的窗口。引力波是一種探索方式，是一種看待世界的方式。歷史的發現軌跡告訴我們，每一扇新的窗口被打開，都會有令人稱奇的發現。雖然LIGO的探測能力還是有限，一旦這個引力波的世界被撬開了一道小的裂縫，讓我們看到了春天的種子，相信碩果累累的引力波豐收季節也不會太遠。
（作者：國家天文台研究員，苟利軍）
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