Credit: Caltech/MIT/LIGO Lab
圖二：上圖和中圖爲分別為兩個激光干涉儀重力波觀測站（LIGO）觀測所得的重力波波形。下圖爲重疊上圖和中圖所得的圖表。
甚麼是重力波？
1916年，著名物理學家愛因斯坦根據廣義相對論預測任何物質移動，也可以令時空扭曲，並產生重力波。這正如我們向平靜的湖面拋石頭，水面隨即泛起漣漪。若石頭愈重或落入水面時速度愈高，其泛起之漣漪便愈大、愈高。同樣地，物質質量愈大或物質移動速度愈高，所產生重力波的振幅便愈大。然而，一般重力波的振幅極之微弱，加上周遭的干擾（如濕度、地震、車輛駛過所引致的震動等等），所以偵測重力波困難重重。
如果要成功偵測重力波，我們需要極精準的儀器和宇宙中極速移動的巨大物質，同時減少干擾。激光干涉儀重力波觀測站（LIGO）是一座呈L型的巨型宇宙擴音器。它是科學家以邁克耳孫莫雷干涉儀（Michelson-Morley interferometer）爲藍本所建造的，並且配合各項尖端技術以盡量減低外來干擾。此外，當兩個質量極大的黑洞互相環繞對方運轉，因持續向外釋放重力波而導致能量流失，使它們逐漸向對方靠攏並不斷加速旋轉，在其合二為一前的瞬間正正能使時空極度扭曲，所產生的重力波振幅大得足以被LIGO探測到。
重力波偵測的重要性
重力波偵測除了證實了廣義相對論中的預言，還加深我們對雙黑洞的認識。雙黑洞早已出現在天文學家的宇宙模型當中，但一直沒有證據證實其存在，這次重力波偵測正正提供了雙黑洞融合的重要證據。此外，是次重力波偵測的雙黑洞目標，分別為36和29太陽質量。這證明了質量大於太陽質量25倍的“重”黑洞的確存在，符合現有的宇宙模型。可見，這次重力波偵測可推動雙黑洞的研究發展。
是次偵測還爲將來重力波偵測奠定基礎。LIGO將不斷改良偵測器，增加其靈敏度，希望可以偵測到更多重力波目前為止，LIGO除了偵測到上文提及的重力波，亦於同年12月偵測到第二個重力波信號（GW151226），進一步加強我們對重力波天文學的信心。另外，LIGO計劃未來能在太空興建重力波觀測站，避開地球上的干擾。這能收集更加準確的數據，有利天文研究。 |
