本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
在他1994年出版的不可或缺的著作《黑洞與時間彎曲》中，物理學家基普·索恩寫到了即將在下個世紀出現的誘人發現。特別是，引力波的存在——時空結構本身因極其巨大的物體的運動，尤其是碰撞而產生的漣漪——可能很快就會從理論預測轉變為已知事實。而這些波可能攜帶關於其起源的重要線索。“引力波探測器將很快為我們帶來黑洞的觀測圖，以及黑洞碰撞的交響曲般的聲音——這些交響曲充滿了關於扭曲時空在劇烈振動時如何表現的豐富新資訊，”索恩寫道。
他現在認為，那個時刻即將到來。這位加州理工學院的理論家在8月3日出版的《科學》雜誌上撰文指出，在五年時間內，正在進行的對世界領先的引力波探測器的升級將使這些儀器靈敏到足以探測來自碰撞和合並黑洞的引力波，這將為阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論提供又一個重要的實驗證實。這項探測還將為研究黑洞開闢一個新領域，這些宇宙饕餮的引力如此強大，以至於形成了一個通往黑洞巨口的單向漏斗。即使是光，一旦越過事件視界，這個黑洞的單向通道，也無法逃脫。
到目前為止，天體物理學家只能透過監測假定物體周圍的環境來推斷黑洞的存在。例如，在銀河系中心的射手座 A* 的例子中，天文學家可以看到從黑洞位置發出的輻射閃光，這是由落入的物質加熱並在事件視界之外輻射造成的。銀河系中心的恆星也暴露了射手座 A* 的存在——它們的軌道指向附近存在一個質量為四百萬個太陽的緻密天體。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您將幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
相比之下，預計來自合併黑洞的強引力波訊號將攜帶關於所涉及物體以及它們災難性相互作用的豐富資訊——黑洞和其他極度彎曲的時空區域的幾何動力學或“風暴行為”，正如索恩所說。《科學》雜誌中他寫道：“來自合併黑洞雙星的引力波形攜帶關於初始黑洞（它們的質量、自旋和軌道）、最終合併的黑洞（它的質量和自旋）以及合併的幾何動力學的詳細資訊。”
兩個主要的引力波探測器專案一直在尋找這些時空漣漪，但到目前為止，搜尋尚未產生任何結果。LIGO 和 Virgo 觀測站都是 L 形儀器，具有極長的臂——位於華盛頓州和路易斯安那州的兩座 LIGO 設施為四公里，義大利的 Virgo 為三公里。它們依賴於長基線干涉測量法，向下垂直臂發射雷射，以檢視一個方向是否相對於另一個方向因經過的引力波而被拉伸或壓縮。
索恩寫道，事實上，兩者都沒有探測到引力波，這並不令人擔憂，他在 20 世紀 80 年代幫助率先開發了 LIGO。“最初的 LIGO 和 Virgo 干涉儀（其靈敏度可以合理但不太可能看到波）旨在為實驗團隊提供足夠的經驗來完善先進干涉儀的技術和設計——這將具有很高的靈敏度，他們很可能看到大量的波，”他寫道。“先進的 LIGO 和先進的 Virgo 干涉儀現在正在安裝中，到 2017 年應該達到黑洞合併被觀測到的靈敏度。” 聽起來探測引力波的競賽已經開始，這是物理學中最大的獎項之一。