據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，利用引力波探測(cè)黑洞合并已成為天文學(xué)研究領(lǐng)域的一個(gè)新方向。此前，天文學(xué)家觀測(cè)宇宙只有一種方式，即利用電磁頻譜。引力波可以幫助我們追溯到更古老的宇宙，看到比以前更深的宇宙空間。第一代引力波探測(cè)器堪稱最精密、最靈敏的監(jiān)測(cè)設(shè)備，可以探測(cè)到空間運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)在，科學(xué)家們則可以通過(guò)更為先進(jìn)、靈活的探測(cè)技術(shù)，用現(xiàn)有引力波探測(cè)器監(jiān)測(cè)黑洞合并。

我們無(wú)法肉眼看到黑洞，那么我們?cè)撊绾闻袛辔覀兊睦碚撌欠裾_呢？天體物理學(xué)家則希望通過(guò)監(jiān)測(cè)黑洞碰撞來(lái)獲取相關(guān)信息。最初，我們希望利用一個(gè)黑洞來(lái)測(cè)量另一個(gè)黑洞。當(dāng)然，我們現(xiàn)在都知道，黑洞之所以被稱為黑洞，就因?yàn)樗粫?huì)發(fā)出任何形式的光。因此，科學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)轉(zhuǎn)變了思路，不再去直接搜尋它們，而是改去監(jiān)聽(tīng)黑洞碰撞過(guò)程中釋放出的引力波。

雖然科學(xué)家已可以清晰地探測(cè)到一次黑洞合并，但每一次合并的具體細(xì)節(jié)則完全不同，這些細(xì)節(jié)則隱藏于背景探測(cè)器噪音中。也就是說(shuō)，所有的黑洞合并看起來(lái)都很相似。唯一的變數(shù)就是正在合并的黑洞的質(zhì)量。

在如此條件下，研究人員有兩種選擇。選項(xiàng)之一就是，等待更為先進(jìn)的探測(cè)器；第二選項(xiàng)則是利用更為靈活的方式來(lái)組合不同黑洞合并的信號(hào)。當(dāng)然，有的人則是一直在抱怨，苦苦等待長(zhǎng)達(dá)20年，這其中包括一些天體物理學(xué)家。更多的人則開(kāi)始著手研究如何組合來(lái)自不同黑洞合并的信號(hào)，來(lái)解決探測(cè)器噪音問(wèn)題，從而將隱藏于其中的合并細(xì)節(jié)呈現(xiàn)出來(lái)。

當(dāng)兩個(gè)黑洞開(kāi)始死亡螺旋時(shí)，它們會(huì)釋放出引力波，最開(kāi)始振幅和頻率都非常低。隨著兩個(gè)黑洞逐漸靠近，這種振幅和頻率都在快速升高。接下來(lái)，到了合并點(diǎn)，這種信號(hào)急劇衰退。在黑洞合并事件發(fā)生的臨界點(diǎn)，引力波釋放，就好像開(kāi)場(chǎng)鈴聲響起。這個(gè)鈴聲有一個(gè)主調(diào)，也包括許多泛音。在一次黑洞合并事件中，泛音要比主調(diào)弱得多，而且更加難以探測(cè)。因此，在組合信號(hào)時(shí)，不能將泛音錯(cuò)誤地組合進(jìn)去。如果這樣做，就相當(dāng)于在提高信號(hào)強(qiáng)度的同時(shí)，也毀了這組信號(hào)。

為了解決信號(hào)組合問(wèn)題，科學(xué)家需要每一聲調(diào)的相位。要想知道這個(gè)相位，就必須進(jìn)行測(cè)量。但是，探測(cè)器的敏感度不夠，難以測(cè)量這種相位。當(dāng)然，如果探測(cè)器足夠敏感的話，也就不必要組合這種信號(hào)了。研究人員通過(guò)建模，模擬了黑洞合并信號(hào)，并向其中添加了由激光干涉引力波觀測(cè)站預(yù)測(cè)的設(shè)備噪音數(shù)據(jù)。然后，他們利用這種信號(hào)去估測(cè)每一次合并的主調(diào)和第一個(gè)泛音的相位和頻率。這些信號(hào)再被用來(lái)進(jìn)行匹配。

有人質(zhì)疑，這種方法可行嗎？科學(xué)認(rèn)為，答案是肯定的。根據(jù)人工數(shù)據(jù)集，研究人員估測(cè)，激光干涉引力波觀測(cè)站有28%的概率探測(cè)到黑洞合并鈴聲的首個(gè)泛音。但在采用上述方法后，這一概率提高到97%。當(dāng)然，這樣的結(jié)果也只能作為一種參考，因?yàn)檠芯咳藛T測(cè)算的前提是假設(shè)一年中可以觀測(cè)到多少次黑洞合并。雖然，目前這種觀測(cè)到的黑洞合并機(jī)率很小，但上述方法仍不失為一種較為先進(jìn)的方法，或許最終可以增強(qiáng)信號(hào)并剔出泛音。