两个黑洞剧烈地相互旋转，在它们之间巨大的引力拉扯下，合并成一个质量大约是我们太阳质量的六十倍的物体。它们的碰撞如此剧烈，以至于在时空中产生了扰动。2015 年 9 月，这种扰动在地球上显现出来，成为两个 2.5 英里宽的 L 形管道中极其微小的颤动。12 月，也就是圣诞节的第二天，管道又颤动了一次。
“这太棒了，”马萨诸塞州理工学院 LIGO 实验室主任 David Shoemaker 告诉《Popular Science》。“这与第一次探测到的事件非常不同……但其重要性丝毫不少。”
LIGO 是一个由一千多名科学家组成的团队，负责运营美国国家科学基金会资助过的规模最大的实验。“这需要一个团队的努力，”Shoemaker 提醒我们。作为 LIGO 的欧洲合作伙伴，Virgo 团队也在参与数据分析，同时他们也在让自己的探测器投入运行。
阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论预言，引力会形成像石头落入水中一样的涟漪，只不过，这些波不是在水中传播，而是通过改变空间本身的形状来传播。这些引力波比构成我们原子的基本粒子还要小，因此需要巨大的 L 形仪器来探测，每边长达两英里半：这就是 LIGO 探测器，分别位于华盛顿州和路易斯安那州的利文斯顿。
探测器（非常简单地来说）是一个激光器，它通过一种特殊的镜子照射，镜子将光束分成两束，一束向下通过 L 形的一侧，另一束向下通过另一侧。每束光到达其管道末端的镜子并返回到中间的镜子，中间的镜子将两束光合并并将其发送到探测器。光也以波的形式传播，通常情况下，每束激光的波是同步的。如果引力波经过，那么时空会在其中一条管道中改变形状，导致该光束与另一束光在探测器上出现相位差。有两个 LIGO 站点，因此科学家们可以确认确实发生了一次引力波事件，而不是实验中的一次偶然故障，并且他们可以估算出波的来源——最新的波在两个地点之间传播大约需要 1.1 毫秒，因此我们知道波来自首先测量到它的探测器的方向。
引力在这些压缩时空的波中传播的一个好处是，它们可以被解释为声波，并且可以被 聆听。第一次探测到的引力波听起来像一声快速的“bloop”，就像有人用嘴发出水滴从排水管滴落的声音一样，而第二次黑洞碰撞事件花了更长的时间才完成，因为它们的质量较小。它们对应的声音开始时是一个低沉的嗡嗡声，持续了将近一秒钟，然后才发出“bloop”的声音。
科学家认为第二次引力波事件非常重要，原因有很多。Shoemaker 指出，最重要的是，这次事件表明第一次探测并非偶然，证明了这些实验确实可以作为天文台来探测宇宙中的奇异事件。他还告诉我们，由于这次的黑洞比第一次的小（第一次事件的黑洞质量大约是太阳质量的 29 倍和 36 倍，而这次的两个黑洞质量大约是太阳质量的 14 倍和 7.5 倍），所以信号要弱得多，这给 LIGO 的计算机带来了挑战。微弱的信号需要从背景中所有的自然抖动中筛选出来。像这次第二次事件，被称为“GW151226”的信号，更符合 LIGO 科学家未来预期看到的情况。
“大多数信号不会像第一次发现那样突出，”发布 LIGO 最新论文的《Physical Review Letters》编辑 Robert Garisto 告诉《Popular Science》。“它们将需要像这样的处理。所以处理工作确实奏效了。”
Garisto 还认为第二次发现证明了黑洞合并的频率相当高。
LIGO 的下一步将是提高其灵敏度，这将使科学家能够观测到比目前探测器能观测到的范围大两倍的空间体积中的引力波。Virgo 实验，与 LIGO 类似但位于欧洲，也将在未来一年内投入运行，三个探测器协同工作将使科学家能够精确定位波的来源。此外，到目前为止，科学家们只观测到了来自黑洞的引力波。Shoemaker 期待着看到来自我们知之甚少的其他类型事件的引力波，例如中子星与黑洞碰撞……或者他们可能会看到更奇怪的东西。
“然后我们就可以对理论物理学家说，‘这里有一个我们无法解释的引力波——你们尽力吧，’”Shoemaker 说。“这将是物理学界一个非常令人兴奋的挑战。”
随着今天新闻发布会上宣布更多信息，本文将进行编辑。
