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LIGO与Virgo联手观测到第四个重力波事件：GW170814

LIGO与Virgo于2017年8月14日联手观测到了第四个重力波事件，GW170814，这也是第一次由三个观测站同时观测到的重力波事件。

 

自从2015年9月14日，LIGO 观测到了第一个重力波事件后，可说是正式开启了重力波天文学。之前所观测到的三个重力波事件，都是由两个质量约数十个太阳质量的黑洞合并成一个黑洞。当两个黑洞合并时，新黑洞的质量会略小于原本的两个黑洞质量的和。合并过程中所损失的质量，通常是数个太阳质量的能量，则会以重力波的形式往四面八方发散出去。

当重力波传递到地球的时候，则有可能被 LIGO 的两座 L 型的侦测器侦测到。LIGO 是由两部完全相同的侦测器所构成。L型侦测器的两臂分别有四公里长。当重力波通过侦测器时，会让侦测器两臂之间发生极小的长度收缩，约是质子直径的千分之一。透过侦测这样微小的变化，物理学家可以观测到重力波，进而观测到两个黑洞合并的过程。

这次的重力波事件 GW170814 跟过去三个重力波事件不一样的地方在于这是Virgo第一次侦测到重力波事件，也是第一次有三个重力波侦测器同时观测到的重力波事件。Virgo位于意大利的比萨附近。Virgo 的构造与 LIGO 的两个侦测器相当类似，都是L型侦测器，只是臂长比 LIGO 略短一些，约三公里，而且灵敏度大约只有LIGO的四分之一。尽管如此，Virgo 依旧在这次的重力波事件中扮演了相当重要的角色。

根据观测到的结果，GW170814 是由两个质量分别为31与25个太阳质量的黑洞，合并成为一个具有53太阳质量的黑洞所放出来的重力波。这个事件距离我们约18亿光年远。

这次由于有Virgo的加入，让科学家得以知道更多关于这次黑洞合并事件的讯息。首先，由于有三个侦测站同时观测到这个事件，因此透过重力波抵达三个侦测站的时间差，物理学家可以精确定位这个事件的位置。下图是物理学家推测过去三个重力波事件（GW150914，GW151226，GW170104）所发生的位置。由于只有LIGO的两个侦测器，所以没有办法精准定位事件确实的发生地点。

相对之下，左下角的 GW170814 便可以精确的定出事件的位置。Virgo 的加入，让定位的精准度增加了十倍左右。当精确定位出黑洞合并事件的方向后，LIGO 与 Virgo 便通知全世界共25座的各式天文望远镜，让这些望远镜可以观测同一方向，看看是否可以观测到特殊的讯号。目前为止似乎并没有观测到特别的现象。这其实在物理学家意料之中。

 

事实上，除了两个黑洞合并会放出重力波之外，两个中子星对撞也会产生重力波，而且应该会放出大量的光与其它讯号，变成宇宙中最震撼的烟火秀。

Virgo 也对测量这两个黑洞的自旋现象有重要的贡献。如果这两个黑洞的自旋方向一致的话，这两个黑洞可能是所谓的双星系统黑洞，也就是这两个黑洞可能是由类似的机制所产生的。而如果两个黑洞的自旋方向不一致的话，这表示两个黑洞可能是两个各自独立的黑洞。这次 LIGO 与 Virgo 的观测结果发现，这两个黑洞似乎比较类似是两个各自独立的黑洞，只是刚好碰上了而合并在一起。

有趣的是，Virgo 在2017年8月1日才正式加入 LIGO 的两部侦测器，一起侦测重力波，随即在8月14日便观测到了 Virgo 的第一个重力波事件。经过一个月的观测之后，LIGO 与 VIRGO 又再次停机进行升级，预计在2018年秋天会再重新启动进行观测。