一年半以前，當一些引力波穿過地球時，人們首次探測到引力波。兩臺極其靈敏的探測器——一臺在華盛頓州，一臺在路易斯安那州——捕捉到了時空中的扭曲，這次扭曲源自兩個正在合併的黑洞。當負責探測器（稱為雷射干涉引力波天文臺 (LIGO)）的科學家在五個月後宣佈這一發現時，它引起了國際轟動，併成為 2016 年最重要的物理學新聞。物理學家們數十年來一直在尋找引力波的直接證據，阿爾伯特·愛因斯坦在 1916 年首次預言了引力波的存在。
儘管這項突破令人印象深刻，但它留下了一些關鍵問題尚未解決。其中最主要的問題是：波源在哪裡？如果一切按計劃進行，科學家們可能很快就能夠解決未來探測中的這個問題。
今年春天，物理學家們正準備重新啟動第三臺引力波探測器，稱為處女座探測器，位於義大利城市比薩附近。當 LIGO 在 2015 年 9 月收到兩個訊號時，處女座探測器處於離線狀態並正在進行升級。隨著這三臺巨型儀器的執行，科學家們希望顯著改進確定引力波源的工作。對“三重命中”——相同的波使所有三個探測器變形——的快速響應可能使地面望遠鏡能夠聚焦於由探測器約束的三角天空區域，並可能發現波 emanate 的碰撞。
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引力波探測器形狀像一個巨大的字母 L，帶有公里長的“臂”，當波使探測器臂的長度變化小於質子直徑時，它會拾取時空中的扭曲。但是，單獨執行的這些超靈敏探測器之一無法排除地球上源引起的振動。每個探測器都監測宇宙的廣闊區域：視場覆蓋地球周圍天空的約 40%，這大致相當於站在沙漠中並繞圈旋轉所看到的情景。嘗試從所有這些中挑出一個微弱的星星。
處女座探測器的兩個正交臂（此處顯示一個）每個跨度三公里，並在真空中容納光學元件。該系統對引力波引起的畸變敏感。圖片來源：Claudio Giovannini Getty Images
LIGO 的雙探測器方法一直是另一個關鍵原因。引力波以光速傳播，但除非它們恰好正面擊中兩個探測器，否則每個探測器記錄到擾動之間存在毫秒級的差異。測量這種延遲使科學家能夠計算衝擊方向，將其追溯到天空，並將波的起源縮小到一個更小的區域——對於 2015 年的探測，這大約是天空的 2%。對於要掃描的源事件來說，這仍然是宇宙的巨大一部分。
進入高階處女座探測器。在升級之前，處女座探測器缺乏發現即使是最高能量引力波的靈敏度。新的反射鏡、真空泵和雷射器——用於檢測和測量儀器臂中任何長度的變化——已被安裝以提高機器的靈敏度。電子裝置已經過全面檢修。新硬體的安裝已完成，並且正在進行調整以消除可能掩蓋傳入引力波的無關區域性振動。該團隊正在夜以繼日地工作，以使處女座探測器在夏季之前投入執行，屆時 LIGO 的探測器將關閉以進行自身升級。
處女座高階探測器開始執行時，天空中的波源可能位置應該會縮小五倍，處女座發言人兼羅馬 Sapienza 大學的物理學家 Fulvio Ricci 說。哈佛大學的天體物理學家 Edo Berger 正在使用望遠鏡研究 LIGO 和處女座探測器探測到的事件，他對這種增益有調整過的看法。“透過在網路中新增第三個探測器，位置應該會顯著改善，將 [源] 問題從可怕的事情減少到僅僅是糟糕的事情，”他說。
儘管如此，不可否認的是，天體物理學的機會就在眼前。黑洞碰撞並不是唯一具有足夠力量使時空變形的事件。與黑洞不同，其中一些現象應該會發出光和其他電磁輻射，望遠鏡可以看到這些輻射。人們可以想象觀察超新星的餘波或從合併黑洞的事件視界附近發出的高能輻射爆發——或者可能是兩個碰撞的中子星或被黑洞引力吞噬的中子星的一些光學證據。引力波探測器尚未捕捉到這些型別事件的漣漪，但是當它們這樣做時，Berger 和其他天體物理學家已準備就緒，等待將他們的望遠鏡指向由三個探測器而不是兩個探測器縮小的區域。更緊湊的天空位置也可能使較小的望遠鏡能夠加入進來，並記錄這些事件應該產生的無數輻射發射。
目前的計劃是讓所有三個探測器一起執行至少一個月。很有可能這段時間將足夠長，至少可以探測到來自黑洞合併的波，如果不是其他不太頻繁的事件。賓夕法尼亞州立大學物理學家、LIGO 團隊成員 B. S. Sathyaprakash 說，這種合作可能會激發 LIGO 和處女座探測器的運營商考慮延長他們的執行時間。“如果人們感到興奮，計劃可能會改變，”他說。這對天體物理學新時代的未來來說是個好兆頭。