当高级激光干涉引力波天文台（LIGO）首次探测到引力波（这些引力波源于 13 亿光年外的一次黑洞合并）时，全世界的科学爱好者都 庆祝了这一发现。LIGO 一举证明了引力波的存在，首次直接观测到了黑洞，并证实了爱因斯坦的广义相对论。如今，LIGO 又探测到了第三次黑洞合并，这表明该天文台不仅取得了开创性的发现，而且正在成为一个强大的黑洞望远镜：最新的发现证明了一个新类别黑洞的存在，并为黑洞系统如何形成这一问题增添了一块拼图。
两个黑洞，一个质量约为太阳的近五十倍的双星系统，彼此围绕着旋转，越转越快，直到最终合并。在短短的零点三分之一秒内，这次碰撞将相当于太阳两倍质量的物质转化为了能量。
这次合并没有以光的形式释放能量，而是将其转化为引力波。换句话说，能量扭曲了时空的结构，而这种变形像池塘里的涟漪一样在时空中传播。
1 月 4 日，在穿越了 30 亿光年之后，这些引力波抵达了地球。位于华盛顿州汉福德和路易斯安那州利文斯顿的 LIGO 探测器都接收到了这个信号，代号为 GW170104。这是 LIGO 探测到的第三次黑洞合并——也是最强大的一次。
“这些是人类迄今为止见过的最强大的天文事件，”加州理工学院 LIGO 汉福德天文台负责人 Michael Landry 在一次媒体电话会议上说道。
基于信号 GW170104，一个由 1000 多名科学家组成的团队已经获得了关于黑洞及其形成的新见解。他们的研究发表在《物理评论快报》上。
首先，这次合并揭示了双星系统在合并前是如何旋转的。在这些系统中，除了相互绕转外，每个黑洞都会绕着自己的轴旋转。对于天体物理学家来说，问题是：这些黑洞是否以与其轨道相同的方向旋转？从这次最新观测到的引力波特征来看，它们似乎是这样。
“我们新的 LIGO 测量结果支持这种设想，即两个黑洞都以与轨道相同的方向旋转，”佐治亚理工学院的 Laura Cadonati（LIGO 科学合作组织副发言人）在同一次电话会议上表示。“这意味着它们的合并速度比自旋方向不一致时要慢。”
黑洞的自旋模式为我们描绘黑洞形成图景增添了另一块拼图。“这一发现略微支持了这样的理论：这两个黑洞是在一个致密的星团中分开形成的，然后沉入星团的核心，最后配对，”Cadonati 说，“而不是由两个已经配对的恒星坍缩而同时形成的。”然而，Cadonati 警告说，这一发现并未明确证明哪种黑洞形成理论是正确的。它只是一个需要更多证据支持的线索。
幸运的是，LIGO 似乎将获得更多线索。通过这次信号，LIGO 发现了另一类质量较大的黑洞，其质量是太阳的 25 倍或更多。考虑到黑洞合并的速度，LIGO 最终可能能够每周甚至每天探测到一个新的黑洞合并。探测到的信号越多，我们就越能了解黑洞的形成，以及引力波在空间中传播的更多细节。这些事件甚至可能揭示引力子的秘密，引力子是构成引力源的理论粒子。
当 LIGO 本次观测运行于 8 月结束时，它计划升级其仪器，使其更加灵敏并减少噪音，这可能使科学家能够探测到与黑洞无关的事件，例如中子星合并。届时，新的 Virgo 引力波天文台将投入使用——它计划于今年夏天开始收集数据。从其位于意大利的位置，Virgo 将能够帮助 LIGO 的双子天文台更准确地定位它们探测到的引力波信号的来源。这可能会促成与伽马射线望远镜的合作：当 LIGO 探测到信号时，天基观测台可以将其仪器转向信号源，以查看释放引力波的事件是否也干扰了附近的物质。
“从这次第三次、高度确信的事件中要了解的关键是，我们正从新颖性走向一种新的观测科学，一种新的引力波天文学，”麻省理工学院物理学家、LIGO 科学合作组织发言人大卫·肖梅克（David Shoemaker）说道。
