（作者：苟利军，国家天文台研究员，原创作品，转载请注明出自知识就是力量微信公众号）

北京时间凌晨（美国西部时间6月15日上午10点15分），LIGO 位于华盛顿州Hanford和路易斯安那州Livingston的引力波探测器再次捕捉到了两个黑洞合并所发出的声音，这是继LIGO在2月11日宣布探测到引力波以来又一次的重要发现。

这次的引力波源GW151226是在2015年12月26日（UTC时间）被观测到的，也就是西方的圣诞节期间，所以也是被称之为圣诞老人送来的礼物。这个双黑洞系统中，黑洞的质量分别为大约为14.2个太阳质量和7.5个太阳质量。aLIGO测量到了黑洞大约30圈的绕转，最后合并成为21个太阳质量的黑洞，1个太阳质量以引力波的形式释放了出去。整个信号过程持续了大约1秒。合并以后的黑洞自旋大约是0.74（自旋是角动量的无单位物理量，在0到1之间变化，0代表没有转动，1代表了转动最快）。当然距离黑洞天体的距离也得到了测量，大约是离我们14亿光年。最后还有很重要的一点是，这次信号的信噪比依旧很高（S/N=13），对应的置信度超过了5.3σ,超过了物理学定义“发现”的黄金标准5σ的要求。所以也算是一次真正意义上的探测。

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这张示意图展示的是黑洞合并过程产生的时空涟漪（图片来自LIGO官网）

LVT151012，因为它的置信度只有大约1.7sigma，所以很难判断是不是真正的信号。但是如果是真，那么它的黑洞质量将分别是23和13太阳质量，最后合并之后的质量是35个太阳质量，释放出1个太阳质量的引力波。合并以后黑洞的自旋大约是0.66。距离大约是32亿光年。

简单对比我们可以看到两次确认系统的距离都非常的接近，但是质量确实差别很大。几乎包含了各个质量范围的黑洞。不过让我们很兴奋的是，在这次的发现中，合并之前的黑洞质量和我们在银河系中所看到的黑洞差不多。这从侧面告诉我们黑洞双星系统在我们宇宙中存在的普遍性。

那么，引力波的探测对于人类来说，到底意味着什么呢？有什么实际作用呢？下面说重点：

在电磁波的时代，最简单的天体黑洞的研究也是非常耗时和复杂的。然而随着引力波的探测的揭幕，黑洞的研究似乎变得异常简单。

首先引力波第一次直接真正地验证了黑洞的存在。因为合并之时和之后，引力波的产生是黑洞视界面变化的效果，所以这直接验证了黑洞在宇宙当中的存在。

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LIGO探测到两个正在合并过程中的黑洞（图片来自LIGO官网）

引力波同时也让黑洞基本性质的研究变得更为简便和有效。尽管引力波的探测和数据处理是非常的复杂，但是一旦引力波信号被合理的提取之后，通过一次的引力波探测，我们就可以知道有关黑洞的所有信息、质量和自旋。从这个意义上来讲，引力波将极大地加速我们对于黑洞的研究和认识。

对于黑洞系统而言，正如发言人所说，我们并不期待黑洞系统的合并能够产生相对应的电磁辐射，所以引力波有可能是探测黑洞系统的最为有效的方式。但同时我们也知道，宇宙间有着很多其它天体也能够产生强烈的引力波，比如双中子星合并。对于这些天体，我们就可以利用多信使的方式进行研究。多信使意味着利用不同的手段，比如可以利用引力波，电磁波（各个波段，从伽马光子一直射电），中微子等方式同时对这些系统进行研究，从而得到一个整体的图像和理解。

从之前的介绍知道，我们目前在电磁波段仅仅确认了数目极少的黑洞，剩余的绝大多数的黑洞在哪里？我们现在还不知道。或许是孤寂的存在于星系中，或许是和恒星在一起，只是不够明亮，没有被我们发现。或许也是以双黑洞的形式从在。多信使的手段或许能够告诉我们答案。

毫无疑问引力波在弱场中已经得到无数验证，但是对已强引力（黑洞周围）之下的验证，之前却从来没有验证过。所以此次的观测，是首次对广义相对论在强引力环境之下的检验。

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正在对LIGO设施进行技术升级工作的工程师（图片来自网络）

利用引力波，我们可以看到宇宙的最早期，宇宙大爆炸之后的1.0E-36秒开始的宇宙形成过程，而对于电磁波而言，它最早只能看到大爆炸后的大约300，000年之后的宇宙历史，在此之前，电磁波是不能给我们提供的。所以引力波是我们了解我们宇宙形成的最好工具。 

对于引力波的实际意义，现在还很难看出和预测。这就如同，在1915年广义相对论被被提出之时，无人能够认识到其伟大性一般。但是现在广义相对论却在我们的日常生活（比如导航）中扮演着及其重要的角色。麻省理工学院校长赖夫（Rafael Reif）在新闻发布会之后说道，“基础科学是辛苦的、严谨的和缓慢的，又是震撼性的、革命性的和催化性的。没有基础科学，最好的设想就无法得到改进，“创新”只能是小打小闹。只有随着基础科学的进步，社会也才能进步。” 

引力波现在给我们打开了一扇全新的窗口。引力波是一种探索方式，是一种看待世界的方式。历史的发现轨迹告诉我们，每一扇新的窗口被打开，都会有令人称奇的发现。虽然LIGO的探测能力还是有限，一旦这个引力波的世界被撬开了一道小的裂缝，让我们看到了春天的种子，相信硕果累累的引力波丰收季节也不会太远。

编辑：张旭