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摘要：2017年1月4日，LIGO引力波实验发现了第三个这样的事件。LIGO引力波探测器在1月4日发现了时空涟漪，LIGO科学合作组织的成员今天宣布，如果这条消息听起来很熟悉，那是因为这是LIGO在不到两年的时间里发现的第三次黑洞碰撞。昨天的一次新闻电视会议上，合作组织成员说，这三个连续的发现向天体物理学家发出信号，表明在这个质量范围内黑洞之间的合并在宇宙中非常普遍，当天文台开始完全敏感运行时，LIGO每天可能探测到多达一个黑洞。
这不是侥幸：科学家第三次探测到了两个黑洞以令人费解的速度相互环绕并碰撞时在时空中产生的涟漪。
LIGO引力波探测器在1月4日发现了时空涟漪，LIGO科学合作组织的成员今天（6月1日）宣布，
如果这条消息听起来很熟悉，那是因为这是LIGO在不到两年的时间里发现的第三次黑洞碰撞。昨天（5月31日）的一次新闻电视会议上，合作组织成员说，这三个连续的发现向天体物理学家发出信号，表明在这个质量范围内黑洞之间的合并在宇宙中非常普遍，当天文台开始完全敏感运行时，LIGO每天可能探测到多达一个黑洞。[如何看到时空延伸-LIGO |视频]
“如果我们运行很长时间，没有看到第三次黑洞合并…我们会开始挠头说，‘我们真的很幸运看到这两个罕见的事件吗？'”LIGO实验室执行主任、加州理工学院物理学教授大卫·雷茨（David Reitze）对《太空》说现在我想我们可以放心地说，事实并非如此。我认为这很令人兴奋。
LIGO的一批黑洞探测可以帮助科学家了解这种大小的黑洞——那些质量是太阳的几十倍的黑洞，或者所谓的恒星质量黑洞——是如何诞生的，以及是什么导致它们聚在一起并合并成一个新的、单一的黑洞。一篇描述这一新发现的论文包含了一些关于最初两个黑洞的自旋的线索，这是了解它们形成的环境以及它们如何最终碰撞的早期步骤。
这一模拟显示了两个黑洞，由LIGO引力波天文台探测到，彼此盘旋并融合。这个强大的事件在时空中产生涟漪。色带是引力波的波峰和波谷，随着波幅的增大，色带变得更亮。（LIGO/Caltech/MIT/SXS协作）时空波纹
LIGO（激光干涉仪重力波观测站的缩写）是历史上第一个直接探测引力波的实验，即阿尔伯特爱因斯坦首次预测的宇宙结构中的时空波纹。这位著名的物理学家指出，空间和时间是有着根本联系的，因此当空间扭曲时，时间可以减慢或加快。
虽然LIGO最初是在2002年开始采集数据的，但直到天文台经历了一次重大的升级，称为高级LIGO，它达到了探测所需的灵敏度。LIGO发现的第一个黑洞合并于2016年2月宣布；第二个黑洞合并于2016年6月宣布。
LIGO发现的这一新合并发生在一个质量约为太阳质量19倍的黑洞和另一个质量约为太阳质量31倍的黑洞之间。这些伴星合在一起形成了一个新的黑洞，质量约为太阳的49倍（合并过程中可能会损失一些质量）。根据LIGO的科学家们的说法，最终黑洞的整个质量被塞进一个直径约167英里（270公里）或马萨诸塞州宽度的物体中。
这个新形成的黑洞落在LIGO先前探测到的黑洞的最终质量之间，其中有62个太阳质量和21个太阳质量。
这个新黑洞碰撞产生的引力波在到达地球之前必须穿越宇宙30亿年。这意味着这个新的黑洞合并发生的距离地球的距离是LIG探测到的第一次和第二次黑洞合并发生的距离的两倍多O、 这些黑洞碰撞产生的引力波分别经过13亿年和14亿年到达地球。
这张夜空图显示了LIGO引力波实验探测到的三个确认黑洞合并以及第四个未确认事件的位置。最新的检测标记为GW170104。LIGO只能将引力波信号的来源定位到天空中相当大的区域。当更多的引力波探测器上线时，这些实验将有助于LIGO缩小信号源的范围。（LIGO/Caltech/MIT/Leo-Singer（银河系Axel-Mellinger））是因为黑洞本身不发射任何光线（或反射其他光源的光线），除非附近的普通物质产生了第二光源，否则它们实际上对基于光线的望远镜是不可见的。质量在20到100个太阳质量之间的黑洞，如果有的话，周围不会有太多的规则物质辐射光，在LIGO的三次发现之前，天文学家还没有观测到这个质量范围内的黑洞。然而，和前两次探测一样，LIGO探测器无法精确地确定新发现的黑洞形成黑洞的位置。相反，数据只将信号源缩小到1200平方度左右。（看上面的天空地图，可以看到信号可能来自的区域。）
但是引力波直接来自黑洞。这开辟了宇宙的一个新领域，像LIGO这样的仪器可以看到它，LIGO是用来探测引力波的，但其他望远镜看不到。LIGO检测到的三次合并不仅证实了黑洞在这个质量范围内的存在，而且还表明它们在整个宇宙中相当普遍，根据合作成员的说法。[宇宙中的黑洞]
看着它用激光束旋转
，科学家们已经探测到了通过引力波引起的物理扭曲。在这张空间信息图中，可以看到LIGO天文台是如何捕捉引力波的。（信息制图艺术家卡尔·泰特）在新发现的数据中，LIGO科学家设法收集到了关于两个黑洞自旋的一些信息。LIGO的合作成员说，这些线索可能暗示了为什么黑洞最终会相互碰撞，
黑洞就像地球、大多数行星和大多数卫星一样在它们的轴上旋转。恒星质量黑洞被认为是在大质量恒星耗尽燃料并崩塌时形成的。如果两个大质量恒星生活在一个“二进制”系统中，它们通常会沿着同一个轴旋转，就像两个陀螺在地面上互相旋转一样。当这些恒星变成黑洞时，它们也会沿着同一轴旋转，研究者在加州理工学院的一份声明中说，“KdSPE”“KdSPs”，但是如果黑洞在恒星团的不同区域形成并在一起，那么它们就不会沿着同一轴旋转。LIGO科学合作组织的副发言人、佐治亚理工学院物理学副教授劳拉•卡多纳蒂（Laura Cadonati）表示，这些失调的旋转将减缓合并进程，卡多纳蒂在昨天的电视新闻发布会上说：“我们不能很好地测量单个黑洞的自旋，但可以判断它们是否通常在同一方向旋转。”。LIGO数据并没有提供一个关于黑洞旋转是对齐的还是不对齐的强有力的判定。这项新研究的作者得出结论，数据“讨厌”黑洞轴的同一自旋对准，根据该论文，它已被刊登在《物理评论书信》上。“KDSPE”“KDSPs”“这是我们第一次有证据表明黑洞可能不对齐，只给我们一个微小的。宾夕法尼亚州立大学的研究人员班加罗尔·萨提亚普拉卡什说：“这暗示着双星黑洞可能在稠密的星团中形成。”rsity和卡迪夫大学以及编辑这篇新论文的LIGO合作成员之一，在加州理工学院的声明中说，
当然，黑洞合并可能出现在这两种情况下。为了了解太阳质量黑洞合并最常见的起源故事，LIGO科学家将需要三个以上的例子来研究。
黑洞统计
黑洞合并的模拟与LIGO最近对黑洞合并的观察相一致。引力波的强度由波段的高度和颜色来表示，蓝色表示弱场，黄色表示强场。重力波的振幅在模拟过程中重新缩放，以在整个动画过程中显示信号。黑洞的大小增加了两倍。视频中的底部面板显示了重力波形。（S.Ossokine/A.Buonanno/T.Dietrich（引力物理学MPI）/R.Haas（NCSA）/SXS项目）在不到两年的时间里发现了三个恒星质量黑洞合并，这表明LIGO将看到更多此类事件，Reitze告诉《太空》杂志。但是，三个事件仍然不足以确切地知道LIGO一旦其灵敏度增加，将开始看到这些黑洞碰撞的频率。Reitze和其他合作成员所引用的乐观估计是每天一个，但即使是悲观估计也是每月一个。这意味着LIGO可以在3到5年的运营中收集数十到数百个黑洞合并的数据。有了这些黑洞合并的 ... ，科学家们将能够了解一般群体而不是少数个体。
大量的黑洞 ... 也可以让科学家们更深入地研究爱因斯坦的广义相对论。雷茨认为，黑洞是“纯时空”，这意味着虽然黑洞可能是由规则物质形成的，但它们与宇宙的相互作用却没有规则物质的任何性质。确切地说，黑洞的特性完全是根据它的重力是如何扭曲时空或影响其他物体来描述的。“相对论”“相对论”预言了时空和引力波的存在，所以，我们对这一现象的探测是另一个理论是准确的证实。但是，对黑洞和引力波的研究也可以揭示这一理论中的裂缝。
例如，当光波通过像玻璃一样的介质时，它们可能会因波长而变慢，这一过程称为色散。广义相对论指出，引力波在穿越太空时不应该被分散，研究人员在LIGO的新数据中也没有发现任何分散的迹象。
目前看来，爱因斯坦是对的。但里戈可能发现的最令人兴奋的事情之一是理论上的缺陷，雷茨说。爱因斯坦的引力理论经受了一个多世纪的严格审查，但它也与量子力学理论不符。引力（通常在很大的尺度上描述宇宙）和量子力学（在很小的尺度上描述宇宙）之间缺乏明显的联系，是物理学中最重要的尚未解决的问题之一。除非发现其中一个或两个理论还有一些未被发现的角度，否则这个问题不太可能消失。
“问题是，[广义相对论]在哪里崩溃，”雷茨说，LIGO关于黑洞的数据会为回答这个问题提供正确的实验室吗？”LIGO科学合作组织发言人、麻省理工学院物理学教授大卫·肖梅克在新闻发布会上说，探测引力波信号对LIGO来说意义重大，因为它证实了实验正在“从新奇走向真正的引力波科学”。这台引力波猎 ... 机已经正式证实特德能够照亮宇宙中曾经 ... 的一部分。
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