【時事焦點】LIGO觀測到第二個重力波事件
■LIGO繼今年二月公佈了首次觀測到重力波的事件後，日前又宣佈發現了第二個重力波事件，GW151226。
撰文｜陳勁豪
LIGO是雷射干涉引力波偵測站(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory)的簡稱，由兩座一模一樣的雷射干涉儀所組成。兩座雷射干涉儀一座位於美國華盛頓州的Hanford，一座位於路易斯安那州的路易斯安那州的Livingston。為了偵測極為微弱的重力波，兩部雷射干涉儀的臂長長達四公里，同時使用各種去除雜訊的方式，使得兩部干涉儀只對重力波所造成的微小改變有反應。
根據愛因斯坦的廣義相對論，當兩個質量極大的物體，例如兩個黑洞，進行高速相對運動時，這時會因為周圍時空的不斷扭曲而放出重力波。
當LIGO發表第一個重力波事件GW150914時，這個事件是由兩個質量分別是36跟29個太陽質量的黑洞相互吸引並融合成一個質量為62個太陽質量的黑洞，放出的重力波總能量相當於是三個太陽質量。
而這次LIGO公佈的第二個重力波事件GW151226，也是兩個黑洞相互融合的事件。兩個黑洞的質量分別是14跟8個太陽質量，融合而成一個質量為21個太陽質量的黑洞，放出的總能量約相當於一個太陽質量。
跟GW150914相比，這次的雙星黑洞質量明顯較小，因此這次的重力波訊號並不是那麼明顯，需要經過過濾雜訊及其他處理後才能看到重力波訊號。而且由於兩個黑洞的質量較小，所以從LIGO所測得的訊號，大約紀錄了兩個黑洞融合前一秒的相對運動狀況。在這個長達約一秒的過程中，LIGO看到了約27個週期。相對於GW150914的約0.2秒，可說是相當緩慢的過程。
除了這個GW151226的重力波事件外，LIGO於去年的十月12日也看到了另一個可能的重力波事件LVT151012，只是這個事件的訊號強度沒有那麼強，所以只能被列為是可能的重力波事件。
當LIGO觀測到第一個重力波事件GW150914的時候，不但證實了重力波的存在，同時也證明了LIGO的靈敏度。而這次第二個重力波事件GW151226，證明了LIGO上次發現重力波並不只是巧合。更重要的是三個月內看到了兩次雙星黑洞合併的情形，這表示宇宙中可能有相當數量的這類系統存在，而透過重力波，將可以讓我們對這個未知的宇宙作更進一步的研究。
原始論文
GW151226: Observation of Gravitational Waves from a 22-Solar-Mass Binary Black Hole Coalescence
B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration)
Phys. Rev. Lett. 116, 241103
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作者：陳勁豪 科教中心特約寫手，從事科普文章寫作。2011年於美國紐約州立石溪大學(SUNY at Stony Brook)取得博士學位，研究主題為相對論性重離子碰撞(Relativistic Heavy Ion Collision)。長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯。
