【博科園-科學科普】自從LIGO合作檢測到第一個直接引力波事件已經不到兩年了，這是由兩個黑洞在10億光年之外的合併造成的。
從那以後LIGO發現了更多的合併：更緊密的黑洞，信號持續更長的時間，黑洞甚至比第一次更少。但今年早些時候在漢福德、佤族和利文斯頓的孿生探測器，在距離遙遠的地方還有第三個幹涉儀：在義大利的室女座（VIRGO）探測器。8月14日這三個引力波幹涉儀的發現第一個信號（從宇宙到地球）每一個信號都被探測到。有三個工作探測器同時觀察宇宙，科學家們現在可以精確定位這些來源的位置。
當有一個信號出現在一個探測器上，可以得到一個粗略估計它與地球的距離(有不確定性)，但是沒有關於它的方向的信息。第二個檢測器不僅給出了另一個距離估計，而且兩個信號之間的時間差給了一些關於距離的信息，允許將自己限制在天空中的「電弧」上。但是第三個探測器有第三次時差，可以精確定位一個點，儘管有很大的不確定性。這就是「三角測量」這個詞的來源，因為你需要三個探測器來精確定位原點，這正是處女座（VIRGO）能夠做到的。
非常令人印象深刻的是在LIGO探測器觀測到的信號之後，室女座探測器的信號僅到達6毫秒。在這些探測器之間的很長的基線，在美國和處女座在一個完全不同的大陸上，在一個大洋上允許在信號的位置上有一個從未有過的狹窄的位置。
這為測量三維引力波偏振提供了第一個機會，空間在兩個垂直方向伸展和收縮。有了三個探測器網絡，他們第一次能夠證實引力輻射的這一方面。正如你所期望的那樣與廣義相對論的規定絕對是完美的。
信號在三個探測器之間的一致性以及儀器應變的振幅，能告訴我們黑洞的質量、周期和特性是什麼。這些第一次探測是絕對不可思議的，但是從位置得到的額外信息將會將引力波觀測從一種觀察宇宙的新方式轉變為與電磁天空相結合的方式。我們的望遠鏡在整個天空中都不夠好，無法看到一個非常大的區域，就像我們能夠從以前的事件中減少信號一樣。但如果能快速地知道引力波信號起源於哪裡，就可以突然尋找一個真正的光學對應物。
隨著LIGO和處女座（VIRGO）的改進，這些測量數據的不確定性將會下降，這意味著這些引力波產生的區域將會減小，並能更快地識別出這些引力波，從而更迅速地利用哈勃、費米等望遠鏡以及未來的詹姆斯·韋伯(James Webb)。
有很多與這些合併相關的問題還沒有得到回答：
1、黑洞的合併是否包括吸積盤的電磁輻射?2、是否有合併的餘輝，就像伽馬射線爆發一樣?3、如果有任何物質加熱或被噴射是什麼程度?4、合併的餘波或前體的時間尺度是什麼?
隨著越來越多的探測器出現在網絡上(比如日本的KAGRA或印度的下一個LIGO探測器)，隨著靈敏度的提高不僅可以期望看到更準確的合併，而且我們可以在更早的時間內看到更大的頻率，以及更低質量的黑洞。
這種類型的新知識不僅可以增進我們了解宇宙是如何工作的，可以是一個靈感的源泉，當人類在全球範圍內和在天文臺一起為了我們所有人的利益來實現更大的對宇宙的認識，9月27日發布的公告是正式的：我們現在已經看到了4個雙黑洞黑洞合併，第一個在三個探測器上精確定位它的位置，第一次測量了一個引力波的3D偏振。隨著時間的推移可以期待更快的結果，更好的信號以及在大規模範圍內增加的事件數量。一種新的天文學正在我們面前，人類將永遠不會以同樣的方式看待宇宙。
作者：Ethan Siegel（天體物理學家）
來自：Forbes science
編譯：中子星
審校：博科園