听，引力波的声音！

　　（专家：李然中国科学院国家天文台副研究员，部分内容出自激光干涉引力波天文台(LIGO)官网）

　　引力波来自科普中国

　　音频出自LIGO官网

　　为什么去年圣诞发现的信号，现在才对外发布？

　　今年二月新闻发布的第一次双黑洞合并时间发生在去年9月14号，它的观测是非常清晰的，肉眼都可以看见时间频率图的变化，看上去更明显。这次的一个信号虽然当时已经探测到了，但科学家需要对观测数据进行更精确地分析处理来确定它们是真实的双黑洞合并事件而非噪音，因此后面这两个信号的数据分析时间和复杂度要比第一个更大。

　　这次探测到的引力波信号为何命名为GW151226？

　　据了解，这一引力波事件被命名为GW151226，即发生在2015年12月26日，由两个分别为14.2和7.5个太阳质量的黑洞合并引起，距LIGO首次发现捕捉到引力波(2015年9月14日)不到4个月的时间。

　　这次发现的双黑洞并和事件和第一次有何异同？

　　LIGO研究人员表示，跟第一次引力波一样，GW151226的黑洞并合同样发生在距离地球大约14亿光年的地方。

　　不同的是，第一次事件中的黑洞质量分别为36和29个太阳质量，并合之后释放的能量约为3个太阳质量。而第二次事件的黑洞质量分别为14.2和7.5个太阳质量，并合之后释放的能量约为1个太阳质量。

　　上次的信号非常清晰，这次信号的数据处理的技巧性比较强。上一次只看到双黑洞并合之前非常短的时间，这次对并合事件的观测时间更长一些。另外，因为黑洞质量的不同，此次引力波事件的持续时间(1秒)约为第一次事件的5倍，而此次信号频率范围在35~430赫兹之间，比第一个事件的频率范围(35~250赫兹)要更高一些。？

　　第二次探测到引力波意味着什么？

　　从爱因斯坦在一个世纪以前提出引力波的概念开始，到科学家连续两次捕捉到引力波，这是天文学史上非常重要的时刻。来自澳大利亚国立大学的天体物理学家Susan？Scott表示：“这将促进天文学的发展，我们可以根据这些数据映射出更多我们此前从未见过的宇宙。”

　　第二次探测到引力波打消了大多数科学家对第一次探测到的引力波是噪声的疑虑，可以区分引力波和环境噪声，并提高信号的可信度。GW151226是一个统计显示度很高的波源，统计显示度达到了5.3倍的标准差。从统计的角度来讲，它也是非常可信的。只有一个双黑洞合并事件时，人们会质疑是否是噪声，当有两个，或者有更多个在路上的时候，我们就会更相信这件事情。

　　这两次成功探测引力波的事件让我们会对宇宙中的黑洞合并几率做出限制。当LIGO完全完成升级，可能我们会观测到更多。如果等待时间过长，等了两年仍是只有一个双黑洞合并事件，那么也会让科学家产生疑虑。如果是频繁发生的事件，有更多的观测数据来支撑研究，那就会有更多的科学家投入到这项研究中。

　　从两次引力波的发现来看，现有的观测装置有哪些不足？

　　现有的引力波探测器很少。美国现在有两台探测器，有人开玩笑说：“一个是LIGO，另外一个也是LIGO。”这就造成我们虽然可以探测到引力波波源，但没法知道这个波源从哪里来。我们也不能从光学波段、电磁波角度来研究合并前后的引力波源，这使得引力波的应用更受局限。更重要的是建造更多的引力波探测器，能够更加精确引力波源位置的不确定性。

　　此外，需要提高探测器的灵敏度。去年半年，LIGO研究组探测到两个引力波波源，探测器灵敏度升级后，将会看到更多。我们需要一个统计的样本才能把引力波作为真正研究天文学的武器。像是研究电磁波段，我们有很多的望远镜，会有大量的照片、光谱、数据来支撑研究。如果引力波探测器一年只有两个数据，那对引力波研究是无法继续深入的。

　　国外再次发现引力波，我国探测引力波是否已经滞后？

　　的确，我国在这个方向是相对落后的。但是引力波研究正处于初始阶段，长远来看，中国的引力波天文有非常大的机遇。因为现在地面的探测器都是第一代探测器，就像最早的光学望远镜非常简陋，很多重要的东西都是要升级后才能观测到一样。中国虽然没能赶上引力波发现的浪潮，但现在也有很多项目正在紧张的筹划中。如果我们能建成探测能力更强的引力波探测器，在这个领域也可能有更重要的发现。

　　放置在国家天文台X射线束流装置中进行检测的龙虾眼光学组件样机

　　除了引力波的直接探测以外，寻找引力波的电磁波对应体也是非常重要的。如果我们想用引力波来研究宇宙学、宇宙膨胀的话，一定要找到它电磁的电磁波对应体。这是可以大力发展的方向，光学望远镜及正在研究中的X射线卫星爱因斯坦探针(Einstein？Probe，简称EP)等都可能在寻找引力波电磁波对应体方面作出重要贡献。

　　早在1916年，爱因斯坦就曾经表示，引力波是由宇宙中最具有爆炸性事件而引发的，比如恒星爆炸或者黑洞合并等等。而当我们在地球上探测到这些信号时，它们已经变得非常微弱，因为发生事件的地点离地球太远了。

　　能够可靠地探测引力波，意味着我们将拥有一个全新的方式来查看和测量我们周围空间的对象和时间。LIGO研究团队的RobertWard博士表示：“引力波天文学将彻底改变我们对宇宙的认识。”

　　编辑：胡青梅