第四個引力波已經被探測到了——我們比以往任何時候都更準確地確定了它的位置

天文學家說，他們已經探測到另一組引力波——在穿越宇宙的時空結構中的漣漪。這是LIGO或鐳射干涉儀引力波天文臺的科學家第四次測量到這種現象。去年早些時候，同一個小組透過探測到第一波訊號創造了歷史。雖然這樣的探測現在似乎是例行的，但這一最新發現是獨一無二的，因為它也是由一個獨立的非LIGO天文臺發現的。...

LIGO由國家科學基金會資助，在華盛頓和路易斯安那州有兩個觀測站，專門測量引力波。但在義大利，還有另一個由歐洲運營的天文臺，名為**座，它實際上與LIGO的設施相同。8月14日，**座探測到了它的第一個引力波訊號——連同LIGO天文臺——來自一對在十億光年外劇烈合併的黑洞。LIGO以前所有的探測都源於黑洞的合併，但這是三個觀測站第一次同時觀測到合併。一篇關於最新發現的論文已被接受發表在《物理評論快報》雜誌上。

擁有三個觀測站來觀測引力波對於更好地理解訊號來自何處至關重要。有了三個探測器，科學家們現在可以透過波到達每個天文臺的時間來更好地確定訊號的來源。這類似於需要三顆GPS衛星來精確定位地球上的某些東西。”這種精確性比以前好得令人難以置信，”**座的發言人jovandenbrand告訴Verge。

而瞭解引力波的來源是後續觀測的關鍵。現在，使用傳統光和射電望遠鏡的科學家們將知道一旦探測到電波，他們的儀器將指向天空中的何處。由於這些波來自黑洞，因此沒有產生任何光，因此後續觀察沒有發現任何東西。但是，如果有一天LIGO和**座碰巧探測到來自合併恆星的波，其他天文學家就有可能用其他望遠鏡找到波的來源。”賓州州立大學和卡迪夫大學的物理學家、LIGO合作的一部分班加羅爾·薩蒂亞普拉卡什告訴《邊緣報》，隨著**座的加入，我們已經進入了天文學的一個新階段，稱為多信使天文學它確實為我們的同事提供了一個新的方向。”

進入這一新階段對該領域來說是一個巨大的飛躍，尤其是直到去年2月，引力波是愛因斯坦廣義相對論中最後一個尚未被證明的重要部分。愛因斯坦的理論在20世紀初提出，透過將空間和時間結合成一個稱為時空的連續體，顛覆了每個人對物理學的概念。愛因斯坦提出，從行星到人的物體都會扭曲它們周圍的時空。當這些物體移動時，它們在時空中產生漣漪，就像移動的船在池塘中產生漣漪一樣。

然而，探測這些引力波是一個極其困難的過程。例如，一個人所產生的漣漪，在地球上實在是太微小了，無法察覺。這就是為什麼科學家們建立了LIGO和Virgo觀測站，這些觀測站被設計用來接收巨大的波，這些波來自於數百萬光年外快速移動的最大質量物體。這些設施尋找黑洞或中子星之間的大災難性合併，中子星是恆星坍塌後的超密集殘留物。當這些物體結合在一起時，它們會以每秒幾次的速度相互旋轉，最後**在一起形成一個巨大的物體。這種運動產生巨大的引力波，以光速向四面八方向外移動。

即使這些波在到達地球的途中明顯減弱，它們也只能用最靈敏的儀器探測到。這就是獅子座和**座的由來。每個設施的形狀都像一個“L”，有兩個長的真空密封隧道，兩端都有一個懸掛鏡。在兩個隧道交匯處，每個反射鏡上都有一個分裂的鐳射。當一個波經過時，時空會發生扭曲，就好像鏡子離鐳射源越來越近。科學家可以透過計時鐳射到達每個鏡子所需的時間來測量這些運動。它可以是一個很小的量：反射鏡的運動比質子的寬度小1000倍。

8月25日，LIGO完成了從2016年11月30日開始的最新一次觀測。它至少完成了三次探測（也許更多的是合作尚未揭示的）。**座的靈敏度略低於獅子座，它在8月1日開始了自己的觀測，給了天文臺足夠的時間在8月14日探測到這個黑洞的合併。這兩個黑洞的質量分別是太陽的31倍和25倍，它們在18億光年外相互旋轉。研究稱，它們最終合併成一個質量為太陽53倍的黑洞。

這些黑洞被認為是相當巨大的——比LIGO科學家在開始尋找引力波時所預期的要大得多。但這是第三次被髮現的黑洞合併，黑洞比科學家們想象的要重得多。”薩蒂亞普拉卡什說：“看起來它們很常見。”很快，我們就能計算出它們發生的速度。”

這三個天文臺能夠精確定位黑洞的位置，其精度是兩個LIGO天文臺的20倍。另外，天文學家現在能夠更好地確定的不僅僅是訊號的位置。三個天文臺將幫助研究人員更精確地測量這些波在太空中傳播時的拉伸和壓縮角度。這些運動告訴科學家很多關於產生引力波訊號的物體的資訊，比如當它們相互旋轉時它們是如何相對於地球傾斜的。

現在，在四次探測到黑洞合併之後，天文學界急切地想知道LIGO是否看到了中子星的合併——或者中子星和黑洞的合併。但目前，LIGO的科學家們保持沉默。”我們可以在準備好的時候再談，”Sathyaprakash說，他指出，他們仍在審查收集的資料。

與此同時，這三個天文臺都在休息，不再掃描宇宙。在停工期間，**座和獅子座的科學家都將努力使他們的觀測站更加敏感。LIGO和**座將於2018年秋季回歸，一旦這些觀測開始，天文學家們有望看到更多的海浪。”薩蒂亞普拉卡什說：“隨著進一步的改進，我認為我們將開始發現每年數十起此類事件。”這將是一個激動人心的時代。”