二度直接观测到重力波的存在开启天文学的全新时代 _黑洞

这张图呈现两个黑洞结合的过程。当这两个黑洞边旋转边靠近时，重力波如同涟漪般层层向外扩散。PHOTOGRAPHY COURTESY LIGO, T. PYLE

黑洞相撞所造成的震波，显示了重力波能经常被侦测到

俯瞰位于美国路易斯安纳州利文斯顿的LIGO侦测站。PHOTOGRAPH COURTESY LIGO
（）据美国国家地理（撰文：Michael Greshko 编译：李昫岱）：黑洞相撞所造成的震波，显示了重力波能经常被侦测到，这开启了研究宇宙的崭新面貌。
重力波是时空中的涟漪，这是科学家二度直接观测到重力波的存在，开启了天文学的全新时代。
这与2月份发表历史上首次的重力波观测非常相似，第二次是发生在十亿多年前，为两个黑洞合而为一的剧烈过程中所留下的痕迹；该「致命吸引力」在宇宙中形成涟漪般的震波，当震波通过地球时，天文学家便记录了下来。
宇宙中最剧烈的天文事件，例如黑洞合并以及致密中子星的碰撞，都会造成重力波。这提供科学家一个观察宇宙的全新方法，让科学家有机会可以测量及研究任何波长的光线都看不见的事物。
这次观测意谓第一次由雷射干涉仪重力波天文台LIGO（Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory）观测到的重力波，并不是侥幸而已，未来有可能侦测到数百次，甚至数千次的重力波。
资助LIGO的美国国家科学基金会（National Science Foundation），其主席为天文物理学家法兰斯·科尔多瓦（France Córdova），他表示「如果你只是侦测到单次重大事件，虽然很酷，但有种虚幻不真实的感觉；不过当你侦测到了第二次，你才会知道那是真的观测到了，这表示我们确实有一个观看宇宙的全新方法。」
爱因斯坦在1916年预测重力波的存在，但后世直到2015年9月14日才首度侦测到重力波，这才结束了近百年来物理学家搜寻不到重力波的挫折。
虽然爱因斯坦后来对重力波的存在抱持疑虑，他的广义相对论却需要重力波来解释。之后，1970年代脉冲星观测提供一些间接的证据，显示重力波应该存在，这让参与其中的科学家于1993年获得诺贝尔物理奖。
LIGO第一次的侦测包含两个质量皆超过太阳30倍的巨大黑洞，但第二次的讯号来自一组较小的黑洞，其中之一的质量大约是太阳的14倍，而另一个大约7.5倍。
当这些黑洞彼此互绕且合并后，形成一个质量大约是太阳21倍的新黑洞，并且释放出相当于太阳在100亿年生命周期中所能产生能量的总和。
这些碰撞产生的「回音」在太空中回荡了14亿年，于2015年12月26日通过地球。
透过架设相距数公里的雷射及反射镜，两座分别位于美国路易斯安纳和华盛顿的L型侦测站得以测到微小震波，这个震波会把地球拉长，不过拉长的长度不到质子直径的万分之一（质子是构成原子的一种基本粒子）。
【二度直接观测到重力波的存在开启天文学的全新时代】大约70秒后，正在与家人团聚的宾州大学物理学家查德·汉纳（Chad Hanna）接到电话。
负责LIGO团队分析黑洞合并资料的汉纳说：「这太疯狂了，我从椅子上跳起来，意识到事情大条了，拿起我的笔电和电话就往楼上跑。」他补充说「我家人很关心。」
汉纳以及超过一千位科学家和工程师当时仍然在努力证实2015年9月的侦测，结果他们在同年冬季花上双倍时间，同时进行这两次侦测的分析。最后，科学家们厘清12月那起相对较小的事件，将研究结果发表于6月的《物理评论通讯（Physical Review Letters）》。
在公布第一次侦测的分析前就侦测到第二次的重力波，让LIGO团队的科学家更有信心发布2月的结果，这个结果是数十年来最重要的物理发现之一。
麻省理工学院LIGO实验室主任戴维斯·舒梅克（David Shoemaker）说「这有点像是在捉弄我们。」他也主持了该天文台近期多项升级计画。「我们感到放心许多，因为知道这太空葫芦里究竟在卖什么药。」
发布结果前，对于重力波天文学的预测从未如此明朗而显著。
研究人员指出目前LIGO的运作灵敏度仅为原本设计的三分之一；如果依照计画升级，就能在2019年前多扫描宇宙27次，保证能侦测到更多的重力波事件。
侦测重力波一事很快就会蔓延到地球上其他角落：上个月美国国家科学基金会与印度签订一份协议，可能最快会在2023年将类似LIGO的天文台带到印度；日本的研究人员也正在兴建一座地下的重力波侦测器，或许最快会在2018年启用。
目前暂缓启用的义大利重力波天文台- VIRGO，将会协助研究人员对天空作三角测量，找出重力波的位置，让天文学家可以用光学望远镜观测。科尔多瓦以「圣杯」来描述这样的合作团队。
美国国家无线电天文台的天文学家史考特·兰塞姆（Scott Ransom）说：「重力波天文学的时代将由我们来开拓，这真的令人非常兴奋。」

二度直接观测到重力波的存在 开启天文学的全新时代

二度直接观测到重力波的存在开启天文学的全新时代