2015年9月14日，位于美国的LIGO探测器捕捉到一个信号：两个黑洞合并，释放的峰值功率约为3.6×10^49瓦，超过可观测宇宙中所有恒星同时辐射光能的总和。这组数字让物理学家沉默了片刻，而探测到它的，是等效光程达1120公里、灵敏度达到质子直径千分之一量级的激光干涉装置。
一个信号，等了一百年
黑洞吸积盘的艺术概念图，GW150914信号正是由两个黑洞并合产生的引力波（示意图）
爱因斯坦1916年在广义相对论框架下预言了引力波的存在，但他本人曾公开怀疑这种波动能否被人类仪器测到。此后近百年，物理学界持续寻找直接证据。
2015年9月14日，答案来了。LIGO（激光干涉引力波天文台，Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory）的探测器接收到一个时长不足半秒的信号，编号GW150914。根据维基百科援引的LIGO与Virgo合作团队数据，这个信号的波形与广义相对论对双黑洞并合事件的预测高度吻合。正式宣布在2016年2月11日，但探测本身发生在2015年。这个时间差值得记住：科学宣布之前，团队花了将近五个月做核验。
两个黑洞，三倍太阳质量消失了
黑洞周围被强引力扭曲的吸积盘模拟图，两个恒星级黑洞并合时会释放出相当于3倍太阳质量的引力波能量（示意
这次事件的主角是两个恒星级黑洞，质量分别约为36倍和29倍太阳质量。两者螺旋靠近、最终并合，形成一个约62倍太阳质量的残体。36加29等于65，但并合后残体质量约为62倍太阳质量，不是65。差出来的3倍太阳质量，以引力波的形式在极短时间内释放掉了。
根据维基百科援引的LIGO论文数据，GW150914以引力波辐射的总能量约为3.0倍太阳质量乘以c²，折合约5.3×10^47焦耳。更直观的数字是峰值功率：在合并前最后几毫秒，能量释放速率约为3.6×10^49瓦。这不是一颗星、一个星系，而是整个可观测宇宙里所有恒星加在一起的光功率。
1120公里的尺子，测到质子千分之一的形变
精密光学实验台上，激光束穿过棱镜发生色散，映射出干涉测量所需的极高精度光路控制（示意图）
这组天文数字级别的能量释放，到达地球时已经稀释成几乎什么都不是。根据维基百科的数据，GW150914信号抵达地球时，使LIGO等效光程约达1120公里的探测器产生的形变，不足质子直径的千分之一。
对比一下：一根头发的直径大约是质子直径的一百万倍。LIGO要在这个尺度上测出的位移，比这个基准还小三个数量级。做到这件事，LIGO用的是激光干涉技术，两条互相垂直的臂，激光在其中反复折射，任何微小的长度变化都会让两束光的相位产生可测量的差异。海外网友在讨论这条新闻时，有人指出这恰好说明引力是四种基本力里最弱的一种。换句话说，要探测一个能量超过全宇宙恒星总光功率的爆发事件，仍需要这种精度才够得着。
这次发现改变了什么
GW150914的意义不止于验证了爱因斯坦的预言。根据维基百科，这也是人类首次直接观测到双黑洞并合事件，同时证实了双恒星质量黑洞系统确实存在，并且此类并合可以在宇宙当前年龄内发生。在此之前，这些都只是理论推断。
引力波天文学由此成为一个独立的观测窗口。在GW150914之前，人类观测宇宙依靠的是电磁波：可见光、射电、X射线、伽马射线。引力波几乎不与物质相互作用，因此能穿透那些对光不透明的区域，携带来自黑洞内部、中子星碰撞乃至宇宙早期的信息。这是一套全新的感知系统，不是对既有手段的改进。
开头那组数字——3.6×10^49瓦，超过全宇宙所有恒星的光——描述的是一个极为遥远的事件。它抵达地球时，留下的痕迹不足质子直径的千分之一。人类居然把它测到了。这件事本身，或许比那组数字更值得停下来想一想。
参考来源：en.wikipedia.org
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