利用引力波探测黑洞合并，看到更深的宇宙空间

利用探测合并已成为天文学研究领域的一个新方向。

5月9日 据国外媒体报道，天文学研究领域的一个新方向是利用引力波探测黑洞合并。

此前，天文学家观测只有一种方式，就是利用电磁频谱。引力波能帮助我们追溯到更古老的宇宙，看到比从前更深的宇宙。第一代引力波探测器堪称最精密、最灵敏的监测设备，能够探测到空间运动。现在，科学家们则能够通过更为先进、灵活的探测技术，用现有引力波探测器监测黑洞合并。

我们肉眼是无法看到黑洞，那我们该怎么判断我们的理论是否正确呢？天体物理学家则希望通过监测黑洞碰撞来获取相关信息。最初，我们希望利用一个黑洞来测量另一个黑洞。当然，现在我们都知道，黑洞之所以被称为黑洞，就是因为它不会发出任何形式的光。所以科学家现在已转变了思路，不再去直接搜寻它们，而是改去监听黑洞碰撞过程中释放出的引力波。

尽管科学家已能够清晰地探测到一次黑洞合并，可每一次合并的具体细节则完全不同，这些细节则隐藏于背景探测器噪音中。换而言之，所有的黑洞合并看起来都非常相似。唯一的变数就是正在合并的黑洞的质量。

在这样的条件下，研究人员有两种选择。选项之一就是，等待更为先进的探测器；第二选项则是利用更为灵活的方式来组合不同黑洞合并的信号。然而有的人则是一直在抱怨，苦苦等待长达20年，这其中包括一些天体物理学家。更多的人则开始着手研究怎么组合来自不同黑洞合并的信号，以解决探测器噪音问题，从而将隐藏于其中的合并细节呈现出来。

当两个黑洞开始死亡螺旋时，它们会释放出引力波，最开始振幅和频率都相当低。随着两个黑洞逐渐靠近，这种振幅和频率都在快速升高。接下来，到了合并点，这种信号急剧衰退。在黑洞合并事件发生的临界点，引力波释放，就如同开场铃声响起。这个铃声有一个主调，也包括许多泛音。在一次黑洞合并事件中，泛音要比主调弱得多，且更加难以探测。所以在组合信号时，不可将泛音错误地组合进去。倘若这样做，就相当于在提高信号强度的同时，也毁了这组信号。科学家需要每一声调的相位，就为了解决信号组合问题。想要知道这个相位，就必须进行测量。可探测器的敏感度不够，难以测量这种相位。当然，倘若探测器足够敏感的话，那就没必要组合这种信号了。研究人员通过建模，模拟了黑洞合并信号，并向其中添加了由激光干涉引力波观测站预测的设备噪音数据。然后，他们利用这种信号去估测每一次合并的主调和第一个泛音的相位和频率。这些信号再被用来进行匹配。

有人觉得这种方法能行吗？科学认为，答案是肯定的。根据人工数据集，研究人员估测，激光干涉引力波观测站有28%的概率探测到黑洞合并铃声的首个泛音。可在采用上述方法后，这一概率提高到97%。

这样的结果只能作为一种参考，因为研究人员测算的前提是假设一年中能够观测到多少次黑洞合并。尽管目前这种观测到的黑洞合并机率很小，可上述方法仍不失为一种较为先进的方法，可能最终能够增强信号并剔出泛音。