还记得今年2月11日，家人在电视机面前吃瓜子看电视，笔者则待着电脑前焦灼兴奋地等待一件大事的宣布。如今，这件大事已家喻户晓，就是人类首次直接探测到了引力波。探测到引力波的英雄是升级后的激光干涉仪引力波天文台（advanced Laser Interferometer Gravitational wave Observatory; aLIGO），LIGO和引力波分分钟刷爆朋友圈。对于大众，余热未减，新喜又来。

当地时间2016年6月15日，在圣地亚哥举行的天文学会第228届年会上，aLIGO科学合作组织和欧洲VIRGO科学合作组织宣布，aLIGO于2015年12月26日再次探测到了引力波，本次引力波事件称为GW151226，对应的置信度达5.3倍标准差，超过了5倍标准差，表明它是一次真实的引力波事件。会上专家们还发布了一个疑似引力波事件LVT151012，置信度只有约1.7倍标准差。

先来回顾下首次探测到的引力波事件。2015年9月14日，aLIGO首次探测到引力波，对应的是质量分别为29倍和36倍太阳质量的两个黑洞不断靠近的相互绕转直至并合，形成一个62倍太阳质量的黑洞，损失的3倍太阳质量以引力波的形式释放出去。根据该引力波事件被探测到的时间，它被称为GW150914。

再见到的GW151226和第一次探测到的GW150914有啥异同点呢？艺术家们是这么认为的。

艺术家对GW150914（左下角）和GW151226（右上角）的想象图。

喜欢列表比较的笔者将信息收集如下：

GW151226与GW150914的异同点

从上表可以看出，置信度都大于5倍标准差，表明它们应该是真实的引力波事件。第二次探测到的引力波事件GW151226对应的双黑洞质量更小，引力波的峰值强度更低，在LIGO频率探测范围内持续的时间更长，横跨的频率更宽。为什么呢？

在《星际穿越》一书中，基普•索恩用拉伸线和挤压线来表示空间受到的影响。如果一个人躺在拉伸线上，将感觉到自己身体被拉伸，而躺在挤压线上，将感觉到自己身体受到的挤压。如果一对双黑洞相互绕转，它们将拖拽着周围的拉伸线和挤压线转动，形成一个由拉伸线和挤压线所结成的网络，这个网络将随着时间而扩张开来，就形成了引力波。引力波就相当于弯曲时空的传播。

双黑洞系统质量越大，对时空的弯曲程度更大；双黑洞绕转地越快，弯曲时空的传播频率更高，即产生的引力波频率越高。双黑洞绕转快慢和产生的引力波频率之间有什么直观的数值关系吗？有，最简单的情况下，对于相互绕转的双黑洞系统，当每秒钟转50圈，对应的引力波频率是50赫兹的两倍——100赫兹。

GW151226对应的双黑洞并合事件损失的能量比GW150914更低，因此对应的引力波的峰值强度更低。LIGO敏感的频率范围是几十到几千赫兹，一旦信号的频率在这个范围之内，就会被LIGO记录下来。

由于绕转过程中角动量的损失，两个黑洞靠得越来越近，就快并合拥抱了。黑洞的质量可近似正比于其体积，黑洞质量越大，就相当于黑洞越胖。两个胖子黑洞相互绕转，可能都快拥抱彼此了，才会转得很快，对应的引力波频率足够高，进入LIGO的敏感范围，即被LIGO探测到。而两个瘦子黑洞在还离得挺远时，就能转得比较快，比如每秒钟绕转几十圈，就被LIGO给发现了。如此一来，LIGO这位家长就监测了两个胖子黑洞从距离彼此很近到拥抱彼此的过程；却能监测到两个瘦子黑洞从距离彼此较远到拥抱彼此的过程。GW151226就像两个瘦子黑洞的舞蹈记录；而GW150914宛如两个胖子黑洞的舞蹈。

尽管两个瘦子黑洞的舞蹈的能量弱，对应的引力波幅度低，可能会埋没在噪声中无法被识别出来。大家也可以从图1和图2的最后一行看出，GW150914比GW151226更加明显。可是世界是公平的，虽然幅度低，两个瘦子黑洞的舞蹈产生的引力波在LIGO的敏感范围内，持续的时间更长（虽然也才是秒的量级），跨越的频率范围更宽，这些优势在一定程度上会帮助人类从数据中发现它们。看来，在黑洞的世界里，瘦子黑洞也是有春天的，但瘦子黑洞也不能太瘦，否则即使它在频率范围跨度再绵长，也拯救不了其幅度太小的悲剧。当然，这些优势在解决问题面前是微弱的，最终还是要基于对双黑洞并合的数值模拟和对信号、噪声的理解分析，才能最终识别出信号是否为引力波事件。

由于目前探测到引力波信号的LIGO只有两个探测器，彼此相距3003千米，只能定出引力波源的大概位置，在几百到上千平方度范围之内，而无法得到精确位置。近日的发布会透露，VIRGO引力波探测器即将升级完成，届时与LIGO的联合观测将帮助确定引力波源的精确位置，随着更多引力波探测器的加入，位置的确定也将不再是问题。

目前，中国也正在积极筹建地面和空间引力波探测器，包括在阿里地区建设、旨在探测原初引力波的阿里实验计划，关注低频引力波的空间引力波探测计划——天琴计划和太极计划。最后，引用清华大学天体物理中心主任、中科院国家天文台星系宇宙学部主任毛淑德教授的原话来表达笔者对中国引力波探测领域的信任和祝福，“中国在此领域的挑战和机遇并存，我们通过扎实的预言和充分的论证，完全可以在此世界强国激烈竞争的前沿领域占据一席之地并取得突破”。

图1：LIGO汉福德(H1,左图)和利文斯顿(L1,右图)探测器所观测到的GW150914引力波事件。图中显示两个LIGO探测器中都观测到的由该事件产生的引力波强度如何随时间和频率变化。两个图均显示了GW150914的频率在0.2秒的时间里面“横扫”35Hz到250Hz。GW150914先到达L1，随后到达H1，前后相差7毫秒——该时间差与光或者引力波在两个探测器之间传播的时间一致。（此图编辑自Abbott et al., 2016, PRL, 116, 061102的图1）

图2：LIGO汉福德(H1,左图)和利文斯顿(L1,右图)探测器所观测到的GW151226引力波事件。图中显示两个LIGO探测器中都观测到的由该事件产生的引力波强度如何随时间和频率变化。两个图均显示了GW150914的频率在约1秒的时间里面“横扫”35赫兹到450赫兹。GW151226先到达L1，随后到达H1，前后相差1.1毫秒——该时间差与光或者引力波在两个探测器之间传播的时间一致。（此图编辑自Abbottet al., 2016, PRL, 116, 241103中的图1）

注：本文已于6月发于公众号科学大院（ID：kexuedayuan）和天之文（ID:astron-online）。