出品 | 科普中国

制作 | 黑洞来客 苟利军 黄月

引力波无疑是2016年科学界最大的新闻之一。

2016年2月和6月，LIGO（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, 激光干涉仪引力波天文台）和Virgo（室女引力波探测器）科学组织联合，先后公开宣布了两次探测到的引力波事件，街头巷尾都在议论着引力波，这被认为是科学史上100年来的最大突破。

此后一段时间里，关于探测到更多引力波事件的谣言不断出现，但并未得到官方的确认。5月31日，在距离上次发布会近一年之后，LIGO和Virgo科学合作组织举行了一次内部媒体发布会，正式确认了第三次引力波事件。

图1：双黑洞合并模拟

在大众传媒中间，引力波似乎已成为一个过气话题，而对于科学家们来说，对于引力波的探索和研究才刚刚开始。

LIGO发言人大卫·舒梅克（David Shoemaker）在发布会上说，他期待着，十年之后，引力波领域的新发现将超出我们的想象。

黑洞来客团队以自由撰稿人的身份申请旁听了这次内部发布会，这一次，人类又发现了哪些宇宙的小秘密呢？

一次略显神秘的“秘密发布会”

虽然发布会的召开时间是北京时间5月31日深夜，但今天并没有什么关于引力波的新闻见诸报端。

原因有二：

一来，之前两次发布会都采用了视频直播的方式，声势浩大。

图2  此前两次视频发布会是这样式儿的（图片来自网络）

这次则选择了更为方便的电话会议，参会人员不必专程聚集到某一个地点；这也表明了引力波探测事件的日常化，随着探测灵敏度的提高，将有越来越多的引力波事件被发现，隆重的视频发布会已不再必要，除非发现全新的天文现象。

二来，依据主办方规定，关于此次新闻发布会的报道须在24小时后才能发布，也就是北京时间6月1日23时之后。

不仅如此，为了保证内容不被提前透露，这次发布会采用了邀请加入的方式（RSVP），须事先得到组织方的加入指南，才能进入电话会议中。黑洞来客团队以自由撰稿人的身份申请旁听，很快获得回复和批准。在进行连接和登记之后，我们进入了这场“秘密会议”的“大厅”。

麻省理工学院教授大卫·舒梅克是新当选的LIGO发言人，他首先宣布advanced LIGO（简称aLIGO，原来激光干涉引力波天文台的升级版）发现了来自两个黑洞合并的新引力波源GW170104，以及本次新发现引力波事件的基本特征。

与之前的LIGO相比，改进后的aLIGO灵敏度更高，探测范围更远。

它于2015年9月开始正式运行，在2016年年初结束了第一期的运行。在此期间，它探测并确认了我们此前熟知的两个引力波事件——GW150914和GW151226。

经过短暂的修整和调试，aLIGO从去年11月30日开始第二次运行，预计今年8月份结束。在第二次运行过程中，aLIGO发现了此次公布的GW170104事件。此时距离上一个引力波确认事件，已过去了一年时间。

相隔时间看似漫长，但从LIGO官方主页我们可以看出，aLIGO在此次运行过程中已探测到了6例引力波新事件，平均每月一次！只不过其它更多数据还在分析和验证中。

30亿年前一场用时0.1秒的大事件

黑洞看似神秘，实为宇宙间最为简单的一类天体。

为什么这么说？因为通常我们只需三个量（质量，自转和电荷）就可以描述一个理论上的黑洞，物理学家把这称为“三毛定理”（或“无毛定理”）。

对于宇宙当中真实存在的黑洞而言，描述就更为简单，只需要质量和自转两个量。（因为黑洞周围通常存在着自由电荷，即使黑洞本来带电荷，也很容易达到中性。）

科学家们通过引力波测量黑洞的质量和自转，有着非常大的优势。一旦测量到了引力波，通过波形比对，我们就可以知道黑洞合并前后的这些物理量的大小了。

图3  观测到的引力波频率演化图和形变演化图

通过比对此次观测的波形和不同参数模型，LIGO的科学家们得出结论：此次发现的引力波事件和之前的两例类似，也是来自于两个黑洞的合并。

在合并之前，两个黑洞的质量分别为31.2和19.4个太阳质量，合并后产生了一个48.7太阳质量的黑洞。黑洞合并的一瞬间，以引力波的形式释放出了近2个太阳质量的能量，那一刻所产生的能量要比整个宇宙中所有恒星释放出来的能量之和多几十倍。

这次气势恢弘的黑洞合并被LIGO在两个不同地方的探测器（分别位于Hanford和Livingston）同时观测到了，Hanford早探测到了3毫秒。整个信号过程只持续了短短的0.1秒。

这场合并发生在距离我们30亿光年的地方。自事件发生起，经过了宇宙间30亿年的传播，才最终抵达我们的地球。LIGO之前探测到的两个事件，分别位于13亿和14亿光年之外。

这也说明了aLIGO运行状态良好，甚至可以说是超常发挥了。因为按照之前的估计，aLIGO应该最远可探测到23亿光年之外由两个30太阳质量黑洞合并的信号，而这次的30亿光年远远超出了科学家们的预估。