大約十億年前，一對質量是太陽30倍的黑洞互相環繞，越來越近。當它們最終撞擊在一起時，它們的碰撞力將衝擊波掃過太空結構本身。
2015年9月14日，一種名為LIGO的儀器捕捉到了這些漣漪的殘餘。這些引力波的發現為愛因斯坦的廣義相對論提供了確鑿的證據，該理論在一個多世紀前就預測了它們的存在。這也預示著天文學新時代的曙光。
LIGO探測到的引力波使時空的幾何結構扭曲了僅10⁻¹⁸米——原子核寬度的千分之一——並且在地球上以短暫而輕柔的啁啾聲出現。但是，探測到這種以前看不見的訊號類別，為觀察宇宙提供了一種新方法，使我們能夠收聽坍縮的恆星、戰鬥的黑洞和宇宙本身。
感知時空中如此微小的擾動需要實驗上的突破、不懈的努力和四十年的高科技故障排除，這使雷納·韋斯、基普·索恩和羅納德·德雷弗獲得了2016年卡弗裡天體物理學獎，隨後韋斯和索恩獲得了諾貝爾獎。這也讓他們坐到了世界有史以來最史詩般的天文芭蕾舞劇的前排。
《大眾科學》定製媒體採訪了韋斯，聽取了他認為引力天文學註定要揭示的秘密和驚喜，包括暗物質的本質、第一個黑洞的起源以及宇宙在眨眼間出現時發生的事件。
我們從LIGO走向何方？
為了將我們儀器的靈敏度提高10倍，我們希望建造宇宙探測器，它有40公里長的臂——比LIGO長10倍。歐洲人將建造愛因斯坦望遠鏡，它將是一個邊長10公里的三角形，有三個探測器，每個探測器都有可以調諧到不同[引力波]頻率的干涉儀。這些更長的天線應該能夠調諧到宇宙中所有來自恆星坍塌的雙黑洞，以及所有碰撞的中子星。歐洲航天局還在開發LISA——一個基於太空的干涉儀三角形，臂長約150萬公里，有望在2030年代發射。它將使我們能夠看到——或聽到——質量達百萬太陽質量的巨型黑洞的碰撞，就像我們星系中心的那個黑洞一樣，並觀察它們吞噬一個較小的黑洞，甚至一顆恆星。這將非常令人著迷。
黑洞是如何形成的？
最可能的方式是在超新星中，這是恆星坍塌的最終結果。但我們預計大自然也可以透過扭曲空間來製造黑洞。這應該會產生引力波。它應該扭曲和激發幾何結構，就像用錘子敲擊木琴一樣，使時空響起。人們多年來一直想象著這些事情，但是透過宇宙探測器或LISA，我們希望真實地看到它們。
暗物質到底是什麼？
我碰巧認為暗物質是由黑洞組成的——非常小的黑洞，太陽質量的一小部分，它們與光相互作用不多，所以你看不見它們。除非有暗物質以某種方式將這些地方固定在一起，否則我們在宇宙微波背景輻射中看到的冷熱點的分佈不可能存在。所以暗物質從一開始就存在。我認為，由空間幾何結構的扭曲形成的黑洞是目前最好的候選者。
中子星能教給我們關於物理學和化學的什麼？
人們一直想知道在宇宙的什麼地方可以產生諸如黃金或鉑之類的重元素。事實證明，這是透過中子星碰撞產生的。中子星將太陽的重量壓縮到城市的大小，它們主要由中子組成。當它們相互撞擊時，它們會產生一種稱為千新星的餘輝，這是一種由你能想到的最基本粒子組成的等離子體：膠子和夸克，我們在原子核中看到的東西。
在LIGO於2017年探測到第一次中子雙星合併後，人們研究了它的千新星。他們確定了諸如黃金和鉑等元素的廣泛[光譜]特徵。透過觀察更多這些碰撞，我們將瞭解很多關於粒子之間基本相互作用的知識。我們沒有足夠強大的加速器在地球上產生這種等離子體，所以這將是一件大事。
Falconieri Visuals 插圖
宇宙是如何產生的？
根據[宇宙暴脹理論]，宇宙是由真空中的波動產生的。這種波動會產生不穩定性並不對稱地爆炸——這將產生引力波。那些在創造瞬間產生的原始引力波仍然存在於我們身邊，仍然可以被測量。它們太弱了，任何近期考慮使用的儀器都無法直接看到它們。但是我們也許能夠根據它們如何極化宇宙微波背景輻射來間接測量它們。這些實驗正在進行中。探測來自創造瞬間的原始引力波——這將告訴我們一切的起源。還有什麼比這更重要的呢？
宇宙還可能為我們準備什麼驚喜？
當我們開始使用新的、更靈敏的儀器，更好的儀器進行觀察時，我們會發現各種各樣的驚喜。這在天文學中已經一遍又一遍地發生。現在，引力波正在向我們展示我們從未見過的事物。我真正期待的是，我們將在來自宇宙本身的訊號中發現我們甚至從未想象過的事物。這才是推動我的動力。
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