需要更多的事件來確定重力波的背景故事

聖地牙哥— 當天文物理學家慶祝第二次探測到時空漣漪時（SN 線上：2016 年 6 月 15 日），他們也在期待找出導致這些宇宙地震的原因。 遙遠星系中的黑洞碰撞向我們發送了重力波。 但這兩對搭檔最初是如何最終陷入不幸的擁抱的卻不得而知。

由於先進雷射干涉儀重力波天文台僅進行了兩次清晰的探測，以及第三次邊緣候選，因此沒有足夠的資訊來確定這些雙黑洞是如何形成的。 但有兩個主導思想。

一是兩顆質量大約是太陽質量 20 倍以上的重量級恆星一起誕生、生存並爆炸。 他們的死亡會留下一對互相依偎的黑洞。 它們最終會在一場壯觀的碰撞中螺旋在一起（SN：2016 年 3 月 19 日，第 14 頁 5）。

另一個想法是黑洞在密集星團的喧囂中找到彼此。 在這些擁擠的星團中，恆星和黑洞在引力作用下會互相推擠。 「我的研究生稱之為黑洞狂歡坑，」伊利諾伊州埃文斯頓西北大學的天體物理學家弗雷德里克·拉西奧(Frederic Rasio) 6 月15 日在美國天文學會會議的新聞發布會上說道。

拉西奧和同事開發了電腦模擬來研究這些集群的居民如何彼此互動。 黑洞落入星團的中心，其中一些黑洞陷入了另一個黑洞的引力擁抱。 與其他徘徊的黑洞的持續衝突將這些配對從星團中甩出，讓這對夫婦飛過銀河系，最終合併成一個黑洞。

沒有辦法判斷 LIGO 發現的兩個黑洞對是否形成為恆星兄弟姐妹或星團表親。 但隨著發現更多，可以進行測試。

拉西奧說，測量黑洞的自旋可以區分黑洞的形成。 來自先前配對恆星的黑洞將以同樣的方式旋轉； 那些連接在星團中的物體更有可能以隨機方向旋轉。 雖然 LIGO 研究人員報告說，最新探測到的黑洞之一正在旋轉，但他們無法判斷是哪一個黑洞，也無法判斷其自轉軸指向哪個方向。

另一項測試需要發現距離地球一定距離內的碰撞。 由於重力波需要時間才能到達我們，因此在宇宙歷史的早期就發生了更遙遠的影響。 西北大學的天文物理學家維基·卡洛格拉 (Vicky Kalogera) 表示，如果天文學家注意到早期宇宙中恆星形成達到頂峰的同時發生的碰撞數量增加，那麼大質量恆星配對更有可能是罪魁禍首。

「這很有可能告訴我們雙黑洞是如何形成的，」她說。 “但我們需要更大的樣本。”

借助改進的探測器，研究人員最終可以監聽整個可觀測的宇宙，以及追溯到第一波恆星形成的所有宇宙歷史。 「大黑洞來自大恆星，」加州理工學院天文物理學家喬納·坎納說。 人們認為第一代恆星的質量是太陽的數百倍。 他說，如果 LIGO 的靈敏度是目前的 10 倍，「我們就可以了解第一代恆星。 這是令人興奮的天文物理學。

坎納說，這樣的飛躍需要更雄心勃勃的設施，例如具有 40 公里長臂的增強版 LIGO（今天的 LIGO 的大小只有這個大小的十分之一）。 「這就是我可以做白日夢的概念，」他說。 目前這只是一個白日夢，但在未來幾年，新的天文台將上線，並帶來研究人員探測範圍的逐步改善。

LIGO 本身正在進行升級，並將於今年秋天恢復正常。 這處女座經過五年多的整修後，義大利的探測器將於 2017 年初恢復使用。 在日本，卡格拉該設施正在建設中，計劃於 2018 年開始運作。批准建造第三個 LIGO 設施。

「這只是重力波天文學的開始，」VIRGO 發言人、羅馬第一大學物理學家 Fulvio Ricci 說。 “我們做到了，然後我們又做了一次，將來我們會再做一次。”