天文學家在2019年6個月的時間裡觀測到了39次宇宙事件，這些事件釋放了引力波——平均每週超過一次。10月28日發表的一系列論文中描述的這一豐碩成果表明，自2015年首次發現以來，探測這些漣漪（通常由兩個黑洞合併產生）的觀測站的靈敏度大幅提高。不斷增長的資料集正在幫助天文學家繪製出此類事件在宇宙歷史中發生的頻率。
引力波是時空結構中的漣漪，由加速的質量釋放，特別是在兩個巨大的物體螺旋式相互靠近併合並時。它們的詳細特性為阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論提供了許多檢驗，包括迄今為止黑洞存在的最有力證據。透過引力波，天文學家除了電磁波和宇宙射線之外，還獲得了觀察宇宙的新方式。
最新的資料釋出描述了在雷射干涉儀引力波天文臺（LIGO）的第三次觀測執行的一半時間內觀測到的事件。LIGO是一對位於華盛頓州漢福德和路易斯安那州利文斯頓的雙胞胎探測器，以及位於義大利比薩附近的歐洲同類探測器Virgo。這是該合作組織的第二個事件目錄，第一個目錄於2018年12月釋出，描述了他們的前11次探測。總而言之，觀測網路現已觀測到50次引力波事件。
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大多數事件是兩個黑洞的合併。探測器還捕捉到了少數兩次中子星之間的碰撞，以及至少一次中子星和一個黑洞的合併。涉及中子星的合併對天體物理學家特別有趣，因為預計它們會釋放普通光和引力波，這在2017年8月觀測到的中子星合併中得到了證實。目錄中一些最壯觀的事件已經在論文中進行了描述。其中包括迄今為止最大的黑洞合併和最“不對稱”的合併——其中質量差異巨大的兩個黑洞發生了碰撞。
一項令人驚訝的發現是合併中涉及的黑洞質量。天體物理學家預計會出現一個明顯的截斷點，沒有黑洞的質量超過太陽的45倍。“現在我們看到它沒有那麼明顯，”伊利諾伊州埃文斯頓西北大學的LIGO研究員瑪雅·菲什巴赫說。該目錄包括三個質量異常的事件，包括9月份宣佈的一個質量為85個太陽質量的黑洞。
大量資料現在使LIGO-Virgo研究人員能夠粗略估計黑洞合併在平均星系中發生的速率。菲什巴赫說，這個速率似乎在大約80億年前達到頂峰，那是在恆星形成時期之後——一些恆星後來以特別高的速率變成了黑洞。
該目錄還提供了有關黑洞如何旋轉的資訊，這對於理解物體在合併之前如何相互環繞軌道至關重要。它表明，在某些雙星系統中，兩個黑洞的旋轉軸是錯位的，這意味著它們是分開形成的。但是，許多其他雙星似乎具有大致對齊的旋轉軸，這正是天體物理學家在兩個黑洞開始作為雙星系統時所期望的。天體物理學中的兩種思想流派都分別支援這兩種情景中的一種，但現在看來兩者都是正確的，菲什巴赫說。
本文經授權轉載，首次發表於2020年10月30日。