新科普|LIGO第三次探測到引力波，又有驚人發現！
美國當地時間6月1日，LIGO（鐳射干涉引力波天文臺）合作組織通過官網宣佈，他們剛確認發現第三次引力波事件，這次是來自遙遠的30億光年以外的兩個恒星級黑洞合併。
超高精度裝置探測到“宇宙漣漪”
何為引力波？LIGO科學組織成員、清華大學博士後胡一鳴介紹，廣義相對論可用一句話概括：“時空告訴物質如何運動，物質引導時空如何彎曲。”當物質分佈改變時，時空也會相應變化，這一變化以光速向四周傳播，仿佛向平靜的湖面丟下一粒石子，湖面會出現一圈圈波浪向外蕩去。當宇宙中發生黑洞合併等“大品質事件”時，所產生的時空波動會像漣漪那樣傳開，
由於引力波非常微弱，探測引力波很長一段時間內被視為“不可能完成的任務”。上世紀70年代，加州理工學院魏斯等人提出了鐳射干涉方法。這種方法採用邁克耳孫干涉儀原理，讓鐳射在反射鏡中來回反射，形成干涉條紋。引力波傳到地球後，會引起干涉條紋的位移。雖然位移距離極小，但探測靈敏度如果達到10的負21次方以下量級，
1991年，加州理工學院、麻省理工學院在美國國家科學基金會的資助下，開始聯合建設LIGO。引力波探測器的主要部分是兩條互相垂直的干涉臂，臂長均為4公里。兩臂交會處，鐳射光源發出的光束被一分為二，分別進入互相垂直並保持超真空狀態的空心圓柱體內，然後被終端的鏡面反射回原出發點，並在那裡發生干涉。若有引力波通過，
經過2010年至2015年的升級改造，探測器靈敏度提高了10倍，達到10的負23次方，被稱為“先進LIGO”。2016年2月11日，LIGO科學家宣佈探測到引力波，引起全球關注。
28億光年！迄今發現的最遠引力波
自從宣佈了2014年9月14日和2015年12月26日探測到的兩次引力波後，天文學界幾乎毫不懷疑還能發現更多的引力波事件，我們所要做的就是靜靜等待。
這次引力波事件編號為“GW170104”，意思是世界協調時（UTC）2017年1月4日發現的，精確時間是10:11:58.6 UTC（北京時間1月4日18:11:58）。與前兩次一樣，兩台巨大的探測器先後探測到在不到0.3秒的時間裡，震動猛然提升到將近200赫茲，儀器發出預警，天文學家相信我們又一次發現了引力波。雖然探測臂的變化範圍依然在極其微弱的5×10的負22次方，但置信度高達99.997%，相當於7萬年一次的誤警率，從概率上看，這次發現是確認無誤的。
根據電腦類比，天文學家推測這次事件依然來自兩個恒星級黑洞的合併。一個約為31.2個太陽品質，另一個約為19.4個太陽品質，合併後形成總品質約為48.7個太陽品質的黑洞，釋放出相當於2個太陽的能量，以引力波的方式向外輻射。這個品質正好介於前兩次引力波事件之中（第一次雙黑洞總品質為62個太陽品質，第二次總品質為21個太陽品質），有力地證明20個太陽品質以上大品質恒星形成的黑洞確實存在。
天文學家還推算出，GW170104事件的距離遠在28億光年以外。這是迄今發現的最遠引力波（第一次13億光年，第二次14億光年）。28億年前，想想那時候的地球，生命形態才剛剛從單細胞生物向多細胞生物演化。兩顆大品質恒星僅僅幾百萬年就走完了“短暫一生”，成為黑洞，然而它們不知要經歷多少億年才能碰撞到一起。由此推測，這兩顆恒星可能是在幾十億甚至將近100億年前形成的。
這次還獲得了一項新的觀測發現——這兩個黑洞似乎有著相反的自旋方向（至少是不同的方向），這是非常有意思的事情。雙黑洞系統中單個黑洞的自旋方向，如果與兩者相互繞轉的方向一致，叫作“平行自旋”。科學家通常認為，一對雙星如果是同時形成的，那麼它們就應該符合平行自旋的特點。而黑洞的自旋方向會從其前身恒星那兒繼承下來，也就是說，原來的大品質恒星往哪個方向旋轉，它死亡後形成的黑洞也往哪個方向旋轉。那麼如果這對雙黑洞自旋方向相反，就說明它們可能不是同時形成的雙星，而且來自一個稠密的星團。這個發現，對星團的演化模型有非常重要的意義。
第一次和第二次引力波事件之間相隔468天，第二次與第三次相隔375天。一方面表明宇宙中的恒星級雙黑洞系統比我們想像的更多；另一方面，讓我們對未來LIGO的工作效率充滿期待。LIGO合作組織推算，在每立方吉秒差距（1Gpc≈32.62億光年）的空間內，雙黑洞合併（單體品質≥5個太陽品質，總品質≤100個太陽品質）的發生率為每年12—213次。
文/施韡 俞陶然 雖然探測臂的變化範圍依然在極其微弱的5×10的負22次方，但置信度高達99.997%，相當於7萬年一次的誤警率，從概率上看，這次發現是確認無誤的。根據電腦類比，天文學家推測這次事件依然來自兩個恒星級黑洞的合併。一個約為31.2個太陽品質，另一個約為19.4個太陽品質，合併後形成總品質約為48.7個太陽品質的黑洞，釋放出相當於2個太陽的能量，以引力波的方式向外輻射。這個品質正好介於前兩次引力波事件之中（第一次雙黑洞總品質為62個太陽品質，第二次總品質為21個太陽品質），有力地證明20個太陽品質以上大品質恒星形成的黑洞確實存在。
天文學家還推算出，GW170104事件的距離遠在28億光年以外。這是迄今發現的最遠引力波（第一次13億光年，第二次14億光年）。28億年前，想想那時候的地球，生命形態才剛剛從單細胞生物向多細胞生物演化。兩顆大品質恒星僅僅幾百萬年就走完了“短暫一生”，成為黑洞，然而它們不知要經歷多少億年才能碰撞到一起。由此推測，這兩顆恒星可能是在幾十億甚至將近100億年前形成的。
這次還獲得了一項新的觀測發現——這兩個黑洞似乎有著相反的自旋方向（至少是不同的方向），這是非常有意思的事情。雙黑洞系統中單個黑洞的自旋方向，如果與兩者相互繞轉的方向一致，叫作“平行自旋”。科學家通常認為，一對雙星如果是同時形成的，那麼它們就應該符合平行自旋的特點。而黑洞的自旋方向會從其前身恒星那兒繼承下來，也就是說，原來的大品質恒星往哪個方向旋轉，它死亡後形成的黑洞也往哪個方向旋轉。那麼如果這對雙黑洞自旋方向相反，就說明它們可能不是同時形成的雙星，而且來自一個稠密的星團。這個發現，對星團的演化模型有非常重要的意義。
第一次和第二次引力波事件之間相隔468天，第二次與第三次相隔375天。一方面表明宇宙中的恒星級雙黑洞系統比我們想像的更多；另一方面，讓我們對未來LIGO的工作效率充滿期待。LIGO合作組織推算，在每立方吉秒差距（1Gpc≈32.62億光年）的空間內，雙黑洞合併（單體品質≥5個太陽品質，總品質≤100個太陽品質）的發生率為每年12—213次。
文/施韡 俞陶然