如何評價 LIGO 和 VIRGO 首次同時探測到引力波事件？與之前的事件相比有哪些地方值得關注？

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//@NASA中文:快訊，LIGO 和 VIRGO 宣布探測到新的引力波事件，一個 31 倍太陽質量的黑洞和一個 25 倍太陽質量的黑洞，並和成 53 倍太陽質量的黑洞，這次事件稱為 GW170814，距離我們約為 18 億光年。
發布會於北京時間 2017 年 9 月 28 日零點三十分（歐洲中部夏令時間 9 月 27 日 18 時 30 分）舉行。

作者：黑洞來客團隊苟利軍 @Flyingspace 黃月

2016年2月，人類首次直接探測到引力波的消息如潮水般佔據了世界各大媒體的重要位置，之後又橫掃了科學界幾乎所有大獎。

只有一個獎不為所動，嗯，是哪一個你們懂得。（希望過不了多久我就能來改掉這句話）

其後，美國激光干涉引力波天文台（LIGO）相當給力，再度公布了另外兩起確認的引力波事件，並在網頁上說明，還有更多事件在等待確認。

種種跡象表明，引力波探測已經日常化，引力波時代已經到來。

LIGO/VIRGO（VIRGO指歐洲室女座天文台）科學協同組織於北京時間9月28日凌晨12點30分，在義大利都靈召開新聞發布會，宣布了今年8月14日探測到的一例引力波事件。

我昨晚沒睡，全程觀看了這場發布會，感受是，雖然不是此前「風聲」所傳的「有史以來第一例雙中子星合併所產生的引力波」，卻也意義非凡。

這次發布會利用了G7峰會（七國集團首腦會議，包括美、日、德、英、法、意、加）科學部長分會的召開時間，參會人員包括LIGO發言人以及歐洲VIRGO團隊的科學家。

身為美國自然基金委員會主任的弗朗斯·科爾多瓦（France Cordova）再度亮相發布會，她此前只在引力波首次發布會上亮相，其後兩次常規發布並未出現。發布會的量級可見一斑。

我很期待她能夠公布與雙中子星相關的內容。

不料，此次宣布的、編號為GW170814的引力波依舊來自於雙黑洞合併。

兩個黑洞質量分別是30.5和25.3個太陽質量，合併後的質量約為53.2個太陽質量，也就是說，在極短的時間之內，大約有2.6個太陽質量以引力波的形式損失掉了。通過整個持續了大約0.25秒的波形振幅擬合，我們由此可以推斷，此次雙黑洞合併發生之處距離我們大約18億光年。

圖1：三個探測器分別觀測到的信號時間演化圖（第一行圖為信噪比，第二行圖為對應的引力波頻率，第三行圖是對應的時空變形程度）

數光年之外的我們最多只能探測到黑洞的三個物理量——質量、電荷和角動量，這三者也被成為黑洞「三毛」。

非常神奇的是，在此次雙黑洞合併之後，表徵黑洞角動量的自旋值竟然還是0.70——與之前三次雙黑洞系統合併得到的自旋值（分別是0.67、0.74、0.64）相當接近。這一數據肯定在某種程度上反映了黑洞合併之前的演化歷程，只不過我們現在還不清楚個中原委。

圖2：黑洞質量分布圖（紫色為電磁X射線波段發現的黑洞，藍色為引力波發現的黑洞）

為什麼說雖然此次引力波並非來自新的天文系統，但發布會依然意義重大？

因為這是歐洲室女座天文台VIRGO直接探測到的第一例引力波事件，意味著VIRGO的成功運行。

2015年9月，美國的兩個LIGO天文台如期升級完畢，按照原計劃開始運行。在剛剛開始運行的幾分鐘時間內，便幸運地探測到了眾所周知的第一例引力波事件GW150914，所以這一發現也被稱為「上帝的禮物」。

然而，因為只有兩個探測器，我們很難精確地確定引力波源的方位。

其給定範圍通常在幾百平方度左右，這一範圍之內的天體實在是太多了，我們很難尋找和確定雙黑洞在電磁波段的對應體。

所以，科學家們急需更多的引力波探測器加入到探測行列中去，VIRGO就是肩負最多期待的一個。

但是，這位室女最初有那麼一丁點兒「遲鈍」。

VIRGO於1996年動工始建，最早只有法國和義大利兩個國家參與。

2000年，這兩個國家共同成立了歐洲引力波天文台，主要負責VIRGO的建設和升級，推廣促進引力波在歐洲的研究。

到2003年6月，VIRGO完成了初期建設，它採用的也是和LIGO類似的干涉探測方式，每個臂長是3公里（LIGO臂長為4公里）。

在測試校對之後，VIRGO在2007年到2011年之間進行了一系列觀測，也曾與美國兩個LIGO天文台協作。但儘管三個設備一起運行，也未探測到任何引力波信號。

原因無他，設備整體靈敏度不足。

圖3：（上）此次GW170814不同方式的定位精度比較；（下）目前已知黑洞系統源的定位精度比較

所以從2011年起，三個設備計劃升級，升級後設備靈敏度有望達到之前的10倍。本預計和LIGO在2015年一起完成升級、運行觀測，VIRGO卻因懸掛光纖的問題遲遲未能加入。

直到今年8月1日，VIRGO才正式加入LIGO的第二次科學運行（O2），展開聯合觀測，到8月25日結束，整整運行了25天。

升級的效果是顯著的。數據顯示，在整個聯合運行期間，VIRGO有84%的時間都在進行科學數據收集，狀態非常好。昨夜發布會的主角GW170814，就是三個探測器在聯合運行14天時發現的。

正如現場幾位科學家所強調的那樣，VIRGO的加入不僅為引力波探測增加了一個新的維度，更為重要的是，它使得空間位置的不確定性大大降低了（見圖3）。

這個空間定位有了什麼樣的進步呢？

兩個LIGO探測器快速空間定位的範圍約為1160平方度；

VIRGO加入之後，定位範圍將會收縮到100平方度；

如果進一步利用貝葉斯統計方法對所有可能參數進行估算，空間定位將進一步縮減至60平方度。

這樣一來，空間定位就足足提高了將近20倍，可以說是一個相當了不起的成就！

正因空間定位得到了極大提高，我們才有可能對存在電磁對應體的其他現象進行追蹤觀測，科學界期待多時的多信使天文學才有可能真正實現，人類對於諸如雙子星等天體的全面研究才有機會成為可能。

接下來，三個設備將再次進行為期一年的升級，屆時靈敏度有望再提高2倍，定位區域的精確度也將進一步改善！

不過，我的心中一直期盼著一個更大的新聞。那就是探測到來自雙黑洞以外的其它引力波源，比如說，雙中子星合併。

究竟有沒有呢？

我們可以先回顧下，為什麼在這次發布會前，為什麼會有「探測到的是雙中子星合併產生的引力波」這樣的「流言」誕生。

這次發布會最早是由ScienceAlert網站率先披露的消息，當時的文中提到，發布會將宣布今年8月14日探測到的一例引力波事件，很有可能來自雙黑洞以外的其它引力波源。

消息來源是一位在天文學界向來聲譽不錯的科學家，LIGO/VIRGO組織有著嚴格的保密條款，在此情況下走露的風聲格外令人著迷。

來自這位科學家的消息是：LIGO和VIRGO才聯合工作沒幾天，就觀測到了有史以來第一例雙中子星合併所產生的引力波。《自然》雜誌隨後發文，跟進了這一「科學流言」的整個產生和發展經過。

而LIGO也隨即發表聲明，既沒否認也未確認這一「流言」，只是聲稱LIGO/VIRGO發現了很多例事件，仍待進一步確認。

那麼這個「流言」有沒有可能成真呢？

我認為可能性很大。

根據伽瑪射線暴協調網路（Gamma-ray
Coordinates Network）的消息，很多空間和地面望遠鏡（包括費米、PanSTAR、iPTF、Gemini等）都已經觀測到了可能的雙中子星合併電磁現象。

此次發布會之所以未公布中子星相關信息，其考量一來或許因為發布會的重點在於檢驗VIRGO的正常運行，二來黑洞合併相較於其他引力波源來說更為簡單。雙中子星合併產生的引力波形更加複雜，存在著更多不確定性，需要科學家耗費更多時間、更加謹慎地確認。

在過去的20個月里，在經歷了4次引力波發布會之後，公眾或許已經對雙黑洞引力波的成功探測習以為常，甚至產生了審美疲勞。

不過，在科學界，引力波的直接探測才剛剛開始。而且，如果能有探測到的引力波來源確任為雙中子星合併，對科學界而言意義更為重大。

原因在於，已經宣布的四次雙黑洞合併只有引力波產生，不產生電磁輻射，而雙中子星合併既會產生引力波，也會產生電磁輻射。

所以，如果探測到來源於雙中子星的引力波事件，我們就可以將之作為引力波多信使天文學真正意義上的開端了。

除此之外，雙中子星合併通常被認為是伽馬射線暴的一類產生源，會產生很多不同的觀測現象，所以綜合引力波、電磁波等多個方式的觀測，我們能夠對中子星這一充滿謎團的天體做出更為詳細的了解。

科學家們已經看到了利用引力波研究宇宙另一面的神奇效應，引力波成為了科學家望向宇宙的第二雙眼睛，讓我們得以看到電磁波發現不了的諸多天體。

因此，更多更加靈敏的引力波天文台也正在建設之中，包括印度的LIGO-India以及眾多第三代引力波探測器（比如美國Voyager探測器）。

一旦這些探測器準備就緒，人類的天文觀測將進一步極大改善，不過或許要等到至少十年之後才能實現了。我們不妨先期盼一下近前的事情，比如，今年諾貝爾物理學獎：）

出品：科普中國

監製：中國科學院計算機網路信息中心

之前有人質疑引力波就是因為LIGO探測到了而VIRGO沒有探測到，今天凌晨發布會一開基本也就打消了質疑，宣告了今年的諾獎吧。

謝邀。

稍等，等我找一下這次的論文。

文中有意思的地方：

首次探測到引力波的極化

此次Virgo的信噪比只有4.4，LIGO的達7.3（Hanford）和13.7（Livingston）

VIRGO也確認了信號，這是沖著諾貝爾獎去的啊！

由於有了第三個望遠鏡的數據，對於此次引力波時間的空間位置定位精度大大提高，射電望遠鏡已經有找一下的可能了，雖然並沒有找到23333。

繼續等下次。。。

黑洞合併幾率這麼高，黑洞有很多啊！

最新進展
https://www.zhihu.com/question/66618915/answer/244440690

我在Hanford Site所在的Richland，當地的報紙也報道了這件事，並表示以後發現這種東西的頻率可能會越來越高。

這是Hanford Site LIGO的數據測試中心。真羨慕這幫scientist，坐辦公室看著電腦數據就自己從天上飛過來了。

前面的回答已經非常詳細了，我補充一句，這不過是進一步證實了去年LIGO的觀測結果，更進一步證實了老愛的偉大，嗯，其實偉大的人是不需要補充說明的！另外，據說接下來他們實驗組還有更重磅的消息要宣布，據說是倆中子星的合併產生引力波被觀測到了，這個在實驗上意義更為重大，也許將可能排除掉一大堆引力理論，拭目以待！

浩瀚的宇宙

原本還以為是雙中子星併合的那個信號。。。

18億光年，距離我們最近的半人馬座4.2光年。宇宙真大。