時空漣漪你聽說了嗎？據說宇宙新紀元來臨了……

這張插圖描繪的是兩個黑洞融合的過程；兩個黑洞繞著彼此旋轉時，向外散發出了漣漪般的引力波。

感謝LIGO, T. PYLE供圖

　　科學家們第二次直接觀測到了時空中的漣漪——引力波，開啟了天文學的新紀元。

　　今年2月，美國科學家宣布他們首次探測到了引力波。與2月份那次歷史性的發現類似的是，這次發現的是兩個黑洞在10億多年前災難性的合併。黑洞致命的引力向宇宙中散播著衝擊波，當衝擊波「沖刷」地球時，天文學家將其記錄了下來。

　　當宇宙中最劇烈的事件發生時，如黑洞融合或者超密中子星坍縮時，便會產生引力波。引力波使科學家們有了觀測宇宙的全新方式，或將使他們能夠測量和研究不在任何可見光波長範圍內的事物。

　　這一次發現，確認了美國激光干涉引力波天文台（LIGO）的上一次發現並非僥倖湊巧，而且還標誌著未來將有數百次，甚至數千次此類發現。

　　「如果你只探測到一次大事件，非常好。但是，裡面多少有點神秘因素。」美國國家科學基金會負責人、天體物理學家France Córdova說道。（美國國家科學基金會為LIGO提供資助。）

　　「當你探測到第二次事件，你就能確信自己的觀測結果是真實的。這第二次探測結果向我們證明，我們真的擁有了一種觀察宇宙的全新方式。」

　　1916年，愛因斯坦預言了引力波的存在。自此，物理學家們在搜尋引力波的過程中一次次遭遇挫折。2015年9月14日，首次探測到引力波，終於結束了長達一個世紀的苦苦探索。

　　儘管愛因斯坦隨後對引力波的存在也表示懷疑，但是，他的廣義相對論需要引力波來解釋。20世紀70年代，科學家發現了脈衝星，這個撩人的證據讓人們推測引力波應該存在。發現脈衝星的科學家們也因此獲得了1993年的諾貝爾物理學獎。

　　LIGO第一次探測到的引力波，來自兩個均30倍於太陽質量的巨大黑洞。但是，第二次的信號則來自於一對質量稍輕的組合：一個黑洞質量是太陽的14倍，另一個的質量則約為太陽的7.5倍。

　　當著兩個黑洞盤旋著融入彼此之後，形成了一個質量約相當於太陽21倍的新黑洞，該過程中釋放的能量，與太陽整個100億年壽命過程中釋放的全部能量相當。

　　這次融合產生的「回聲」在太空中遊盪了14億年，直到2015年12月26日才經過地球。

　　藉助於相距幾千米的激光和鏡子，美國路易斯安那州和華盛頓州的兩個L形探測器測量到了過去只存在於想像中的小波紋。說它是小波紋，其實它將地球拉伸了約質子寬度的萬分之一。

　　約70秒之後，正在與家人慶祝聖誕節的賓夕法尼亞州立大學物理學家Chad Hanna，接到了一個電話。他與其他人合作帶領的LIGO團隊負責分析黑洞融合的探測數據。

　　他回憶說：「當時相當瘋狂。我從椅子上跳了起來，意識到這是一件大事，然後抓起筆記本電腦和電話，跑上了樓。我的家人都很擔心。」

　　Hanna和另外一千多名科學家和工程師們當時還在苦苦驗證2015年9月那次探測，並在2015年冬季加快進度分析了這兩次探測。最終，科學家們梳理出了12月那次相對穩定的探測數據，並於昨日將研究成果發表在了《Physical Review Letters》上。

　　在公布第一次發現前，就已經獲得第二次發現，這使得LIGO的科學家們信心十足地在今年2月對外公布研究成果。如今，這一發現已成為數十年來最重要的物理學發現之一。

　　麻省理工學院的LIGO實驗室主任及該觀測站最近多次進展的負責人David Shoemaker說道：「這顯然對我們有點兒嘲弄。我們對此感到更加安心，因為我們已經很清楚自己的家底。」

航拍路易斯安那州利文斯頓的LIGO引力波探測器。

感謝LIGO供圖

　　本次通告發布之前，引力波天文學從未如此明朗，如此響亮。

　　研究人員指出，LIGO目前的敏感度只有其設計能力的三分之一。如果升級如期進行，該觀測站將在2019年時將掃描宇宙的能力提升27倍，屆時必將湧現出一大批對引力波的發現。

　　除此之外，探測到引力波不久將成為全球盛事。上個月，美國國家科學基金與印度簽署了一項協議，將在2023年之前將與LIGO類似的觀測站引入印度。日本研究人員也在致力於建設他們自己的地下探測器，預計將在2018年開放。

　　義大利的引力波觀測站VIRGO如果也開放，將有助於研究人員通過三角定位來確定某個引力波的來源，使天文學家們用光學望遠鏡進行後續觀測。Córdova將這種觀測組合比作「聖杯」。

　　美國國家射電天文台的天文學家Scott Ransom說：「引力波天文學的時代已經到來，在我看來，它必將波瀾壯闊。」

撰文：Michael Greshko

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