引力波有什么用|引力波到底有什么用？( 二 )

引力波通过时空本身以光速传播，在传播过程中不会受到环境的干扰，因此通过引力波来判断天体距离，精度要高于标准烛光方法。如果说通过星光进行宇宙学探测属于光学范畴，那么引力波在频率范围内更接近于声音（人们甚至可以直接把引力波信号作为音频播出），因此，仿照着“标准烛光”概念，天文学家们又提出了“标准笛声”（Standard Siren）概念，也就是通过探测到的引力波信号的强度来判断天体与地球的实际距离。
目前人类已经观测到了5次两百思特网个相互环绕的恒星级黑洞系统在合并过程中所发出的引力波信号，这也成为“黑洞”这种天体在宇宙中真实存在的最直接的证据。但更令天文学家们感到兴奋的是，在2017年8月，LIGO观测到了两颗中子星在合并过程中所发出的引力波。与黑洞在合并过程中完全不可见不同，这次被命名为“GW170817”的距离地球1.3亿光年之外发生的中子星合并事件，不仅释放出了引力波，还释放出大量的伽马射线。天文学家们得以通过多种手段观测同一个宇宙学现象，并且通过估算信号的原有强度与其被探测到的强度进行对比来判断其与地球的距离。

【引力波有什么用|引力波到底有什么用？】

天文学家们急于通过引力波信号来测量天体的精确距离，并且为此前进行测距的两种天文学方法充当裁判，但是问题在于，目前人类所获得的引力波数据还太少，人们只能根据目前掌握的唯一一个中子星合并的引力波数据计算哈勃常数，结果发现得出的数值是每相隔326万光年的距离，星系退行的速度就会增加大约66.9公里/秒——这个数值恰好介于通过前述两种方法所得出的两个数值中间。人们相信这样的误差将随着逐渐积攒中子星合并的引力波信号而越来越小，因此天文学家们急切盼望着能够再次探测到中子星合并的引力波信号，以不断修正以此计算出的哈勃常数。
不仅是用来测量天体与地球之间的距离，引力波信号中还藏着更多的信息。无论是在天文学领域还是在基础物理学领域，科学家都希望能够通过研究引力波信号建立更加准确的模型。例如物理学家们非常希望了解中子星的内部结构。这种天体是除了黑洞之外宇宙中最为致密的物体，了解它们的内部结构对于物理学研究的意义重大。中子星合并过程中发出的引力波信号正蕴含着这种重要的信息。
在“GW170817”中子星合并事件的观测过程中，天文学家们记录了长达100秒的引力波信号，但是最终却因为其频率过高，超出了装置的探测范围而错过了重要的一部分。正因为如此，人们才急于积攒更多的中子星合并引力波信号。例如一颗中子星到底有多大，物质究竟能够被压缩到什么程度？一些宇宙中的伽马射线爆发从何而来？一些重元素到底是如何产生的？这些问题都可能从引力波信号中得到答案。
另一方面，两个相互围绕旋转、最终合并在一起的恒星级双黑洞系统到底是如何产生的？它们究竟是先由燃烧殆尽的恒星发生爆发而形成黑洞，之后在引力的作用下相互靠近，还是原本两个相互围绕旋转的恒星逐渐燃尽而成为黑洞，双星系统转变为双黑洞系统？天文学家们也希望在积攒了足够多的黑洞合并引力波信号之后，通过判断它们此前的自旋状况对此做出判断。
刚刚开启的引力波天文学从人类第一次探测到引力波信号算起，引力波天文学时代刚刚开启了3年时间，一切都刚刚开始。也正是如此，人们才对它充满希望。天文学家希望通过引力波来了解宇宙从诞生到现在的发展历史，了解星系形成、合并和发展的过程，了解宇宙膨胀的整个原因和过程，并绘制出整个宇宙的黑洞地图。
不仅如此，天文学家们还希望通过引力波预测整个宇宙的未来、探明暗能量的本质，由此了解宇宙是否会永远加速膨胀。
想要实现这些远大目标，人类现有的引力波探测手段还远远不够。除了位于美国的两个LIGO引力波探测器之外，欧洲六国合作建造的VIRGO引力波探测器也已经成为人类进行引力波探测的重要装置。科学家们目前正在加强LIGO和VIRGO探测器的灵敏度。日本也正在地下建设臂长3公里的神冈引力波探测器（KAGRA），这个探测器在位置上可以与LIGO和VIRGO形成互补。越来越多的引力波探测装置将逐渐在地球上形成一个引力波探测网络，但最被人们寄予厚望的，当属欧洲空间局（ESA）正在建造的激光干涉空间天线（LISA）。LISA计划将在21世纪30年代开始工作，在太空中以远超地球引力波探测装置的尺度探测另一个领域的引力波信号。