澤村丶英莉莉
黑洞是廣義相對論預言的宇宙中存在的一種奇異天體，在它的事件視界以內，即使光子也無法逃脫它的引力束縛。它們的質量最大可以達到太陽的1700億倍，視界最大直徑可以達到15000光年在。它的視界之外，還有巨大的吸積盤。此外黑洞的自傳速度非常快，幾乎接近光速，所有兩個黑洞相撞的非常劇烈的宇宙事件，其結果分兩種情況： 1.如果兩個黑洞相差懸殊，並且他們的自轉軸成一定角度或垂直，那麼小黑洞會被大黑洞彈射出去。
2.他們的自轉軸相互平行，或者誰都沒有足夠的力量彈開對方，那麼他們被對方的引力俘獲後會互相繞轉，並互相靠近，這個過程很複雜和漫長，可能是幾年或幾十萬年。因為它們都是質量巨大和高速旋轉的天體，具有巨大的引力勢能和角動量，所以在合併之前必須將他們多餘的引力勢能和角動量釋放掉，否則他們就會永遠繞轉下去。
這個能量釋放的過程，前期主要靠引力摩擦和電磁輻射，還有他們的引力擾動會把周圍的吸積盤和恆星拋撒出去來耗散部分能量。最後階段主要是通過輻射引力波耗散能量，當他們越靠越近，他們的角動量會不斷減弱，而引力波不斷加強，直到兩個黑洞完全融合，這一過程所散發的引力波已經被人類觀測到。
談古論今闖天下
在宇宙中，黑洞碰撞是最為震撼的天文事件之一。由於黑洞的特殊屬性，我們無法像觀察恆星和行星那樣“看到”黑洞的外貌，更不用說“看見”黑洞的碰撞了。但是現在，人們已經可以探測到黑洞碰撞產生的引力波，進而觀察黑洞並理解它們的生命週期。
在上一篇《遙遠的宇宙空間會發生怎樣震撼人心的波動？——探秘引力波》中，一心已經詳細地介紹了引力波——時空彎曲的漣漪，愛因斯坦的數學表明，大質量的加速運動的物體（如繞著彼此運行的中子星和黑洞）將會破壞時空的結構，使得扭曲的空間的“波浪”從源頭向外輻射。這種漣漪將以光速穿過宇宙，攜帶著輻射源的信息，同時也帶走輻射源的部分能量。引力波不是電磁輻射，它的特殊屬性使它可以攜帶電磁輻射所不能攜帶的有關宇宙的事物和天文事件的信息。同時，由於引力波與物質的相互作用非常弱，它在宇宙中的穿行幾乎暢通無阻，由它攜帶的有關輻射源的信息，不會像電磁輻射穿過星際空間時遭受種種變形或改變。
因此，想要了解兩個黑洞碰撞到底是怎麼一回事，目前為止，引力波是最有效的信息傳遞方式。
事件回顧：人類第一次探測到黑洞碰撞產生的引力波
儘管愛因斯坦在100年前就提出了引力波的存在，但是，直到2015年9月14日，人類才第一次在物理上感知到時空本身的扭曲。那麼，現在，根據近1年來LIGO（The Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory，美國激光干涉引力波天文臺）官方的數次報告，我們嘗試原景重現，回看一下人類“第一次”與引力波親密接觸的故事。
"Ladies and gentlemen. We…. have detected…. gravitational waves! We did it!"（女士們先生們，我們已經探測到引力波！我們做到了！）2016年2月11日，LIGO執行理事David Reitze博士，激動不已地向全世界宣佈了這一重要事件，這或許也是100年來人類最為卓越的科學成就之一。
話音落下的那一剎那，位於華盛頓特區的美國國家新聞俱樂部爆發出雷鳴般的掌聲，來自世界各地的媒體對這個期待已久的發現的重要性和重量級給予了強烈肯定。這個興奮的狂歡場景在世界上幾十個地方同時發生，LIGO和Virgo Observatory（處女座天文臺）的工作人員，大量的科學家和工程師，都在熱切地收看互聯網直播的新聞發佈會。
這個消息之所以如此振奮人心，是因為它使愛因斯坦的廣義相對論中最有趣的一個預言從理論變成了現實，人們不再只是通過理論和數學來想象引力波，而是切實地與它發生了物理接觸，它還意味著從此人類可以用一種新的方式觀察和研究宇宙，這是一個全新的科學探究領域，引力波天文學正式誕生。
儘管全世界是在2月的那個早晨得知這個重磅消息的，但LIGO科學合作組織（LSC）的每一個成員幾乎在探測到引力波的當天，也就是2015年9月14日，都得知了第一手消息。
2015年9月14日，或許會永載天文學史冊，因為它記錄下了好幾個第一次：第一次探測到引力波，第一次通過引力波直接探測到黑洞，第一次證明了宇宙中存在雙黑洞系統（binary black holes），等等。這一天，大部分LIGO成員都收到了一封郵件，標題是，“Very interesting event on ER8”（ER8的一個非常有趣的事件）。郵件內容很簡單，說的是發現了一個非常有趣的事件，根據迅速的調查，它並未被標記為hardware injection（硬件注入），問是否有其他人能證實該事件並非硬件注入。重要的是郵件的附件——由LIGO的兩個觀測臺記錄下的一個真正的引力波信號的圖像，信號首先到達LIGO在路易斯安那利文斯頓的觀測臺，7毫秒後信號到達華盛頓漢福德的觀測臺。由於當時漢福德的觀測臺比利文斯頓的觀測臺更安靜，因此這個信號顯得更加突出，結果就是，利文斯頓說，“我們第一次聽到了引力波！” 漢福德說，“我們聽到的更清楚！”
圖片：LIGO利文斯頓天文臺作為第一個檢測到引力波通過的探測器，創造了歷史。
來自：LIGO Lab | Caltech | MIT
圖片：利文斯頓探測到引力波的7毫秒後，漢福德天文臺也檢測到引力波信號，但漢福德的信號更突出。上下對比可見。
來自：www.ligo.caltech.edu
此處簡單插播一下LIGO 探測的原理：LIGO使用兩個探測器來捕獲引力波通過地球時產生的對時空的擠壓和擴張。兩個探測器都是巨大的L形，兩臂各長4公里。科學家們使用鏡子在兩臂間來回反射激光束，並測量激光束完成行程需要多長時間。在正常情況下，兩臂具有相同的長度，兩條激光束的行進時間是完全相同的。但是當引力波經過時（引力波是時空彎曲的漣漪），反射鏡之間的空間將在一個方向上微小地膨脹（被拉伸）在另一個方向上微小地收縮（被擠壓），於是兩個垂直的臂將短暫地具有不相等的長度，導致一個激光束的行進時間比另一個激光束晚了一秒鐘的若干分之幾的時間。
圖片：LIGO的兩個觀測臺 來自：/LIGO Lab | Caltech | MIT
天文學家們不會立即向全世界宣佈他們探測到了引力波，因為科學要求嚴謹，他們需要做大量的檢測、分析、測量信號的強度，尋找任何可能產生信號地方，以及進行很多其他檢查，確保他們接收到的信號不是由一些明顯的地球信號源導致的。9月14日後的那幾天，LIGO的工作人員一直在興奮和不安中度過：興奮，它有可能是真的，真的探測到了引力波！不安，它似乎太完美了，LIGO剛剛完成升級，還處於測試階段，這是真實的嗎？LIGO充滿了各種討論，人們互相詢問，“這是真的嗎？”
直到9月18日，也就是4天之後，幾乎每一個LIGO的成員都相信，除非一些故障的發生或者某個邪惡的天才黑進了LIGO的系統，否則它是真的，LIGO的干涉儀已經第一次抓住了引力波！巧合的是，它幾乎剛好發生在愛因斯坦發表廣義相對論（1915年11月出版）的100年後。愛因斯坦自己並不相信引力波會被檢測到，因為它的效應在地球上實在是太小了。但是隨著科技的發展，人們做到了！
當然，相信探測到引力波，和證明探測到引力波，中間還有一段過程，這就是為什麼9月接收到信號，來年的2月才向世界宣佈這個消息。
在近5個月的時間裡，LIGO 需要做的是，100％肯定其結論的正確。在這段時間裡，數百人花費了幾千個小時檢查每一位數據，每一個計算機代碼，每個測量，每次計算，每個潛在的非宇宙解釋，以及有可能存在的“流氓”或“惡意”注入（比如某個地方的某個人黑入了LIGO的系統，注入假信號），所有這一切，都被檢查，再檢查，然後再檢查。在近10月中旬時，科學家們排除了信號是由設備故障、驚人巧合的陸地源、以及惡意注入的可能性，軟件分析師們檢查完了所有代碼，最後，LIGO的工程師們完成了干涉儀傳感器的“相關性和耦合性”分析（correlation and coupling analysis），確認信號源確實來自天文物理事件。在接收到信號後的第3、4周內，LIGO的科學家們終於確定了這個信號的的確確是引力波，無疑。
此後，研究轉入一個新的方向：解釋這個信號。
科學家們得出的第一個結論是，該引力波來自於兩個圍繞彼此運行的大質量天體的合併——這是一個二元系統。隨著它們運行得越來越近，引力波的振幅越來越大，導致干涉儀的兩臂隨著引力波的不斷經過而被拉伸和收縮得越來越厲害。當兩個天體合併成一個後不久，引力波突然就平息了（大概是1/200秒後），於是，干涉儀兩臂的振動也隨之停止。
第二個結論是，信號的頻率表明該引力波來自於一個雙黑洞系統——信號的頻率越低，表明信號源的天體質量越大。只有像黑洞這樣質量巨大的天體繞著彼此運動才可以產生LIGO所探測到的頻率。
在接下來的幾個星期，科學家們繼續提出問題，並尋找答案。諸如，這兩個黑洞有多大？離地球有多遠？當它們合併時釋放出多大的能量？它們合併前運行得有多快？方向是什麼？幸運的是，由於不同黑洞的合併會產生不同的引力波，就像指紋一樣，科學家們可以根據引力波推測上述情況的答案。
通過將探測到的引力波與大量範本進行比較，科學家們大致得到了黑洞質量的範圍。 第一輪對比結果顯示，黑洞的質量在20-40倍太陽質量之間。第二輪，根據第一輪的結果創建了更細粒度的模板。第三輪，LIGO分析人員利用“數值相對論（numerical relativity）”使用模板匹配步驟中找到的最佳參數來生成波形，並將該波形與探測到的引力波信號進行對比。
最終結果出來了，通過廣義相對論得出的波形與探測到的引力波波形的匹配度驚人的高，到此時，LIGO的工作依然繼續。11月到1月中旬，LIGO科學合作組織（LSC）的成員集中力量撰寫有關該發現的論文，1月21日，論文完成並提交《物理評論快報》（Physical Review Letters）。然而，簡單提交論文並不能保證它會被立即出版，該論文首先要經過同行評議（peer-reviewed），一個與LIGO無關的匿名的相關專業科學家將閱讀和審查論文中的每一個文字、圖像、計算和結論。如果LIGO的分析或結論有任何問題，評審員肯定會發現。
此時，美國國家科學基金會（NSF）正在安排2月11日召開新聞發佈會，但是LIGO依然做好隨時取消新聞發佈會的準備，因為如果評審員給予負面反饋，或者提出了需要更多時間來回答問題，論文就暫時不能被髮表。
緊張的等待氣氛一直持續到1月28日，評審員們的反饋終於出來了，他們的反饋是積極的、熱情的，甚至是祝賀的。LIGO的分析是健全的，工作是徹底的，結論不可否認。最終，LIGO終於開始與全世界一同分享這個重要成就。
我們再共同回顧一下LIGO探測到的此次雙黑洞合併的一些具體數字：檢測到信號的時間是2015年9月14日東部夏令時間早上5:51。根據信號，LIGO科學家估計，碰撞的兩個黑洞大約是29倍和36倍的太陽質量，發生的時間是在13億年前。在不超過1秒鐘的時間內，大約3倍的太陽質量被轉換成引力波，峰值功率輸出（peak power output）約為整個可見宇宙的50倍。根據信號到達的時間間隔——信號首先到達路易斯安那利文斯頓的觀測臺，7毫秒後信號到達華盛頓漢福德的觀測臺，科學家們判斷兩個黑洞碰撞的地點位於南半球（Southern Hemisphere）。這次的事件被天文學家們標記為GW150914。
圖片：兩個黑洞合併 來自：LIGO Lab | Caltech | MIT
有了第一次的成功，就會有第二次，幸運的LIGO在數個月後又迎來了一次激動人心的信號。2015年12月25日，東部夏令時間晚上11: 38，LIGO再次探測到引力波信號。此時，在美國，許多LIGO科學家仍在慶祝聖誕節，但還有什麼比探測到引力波更重要呢？聖誕晚餐結束，如同第一次一樣的檢查和解釋工作開始。直到2016年6月15日，LIGO才在聖地亞哥美國天文學會（AAS）第228次會議的新聞發佈會上宣佈了這一發現。
第二次發現意味著第一次的發現不是一次性的，這次的信號被標記為GW151226。根據此次信號的特徵，科學家們認為，此次的引力波依然來自於兩個黑洞的合併。信號源遠在14億光年之外，與第一次探測到的引力波所不同的是，這次的引力波幾乎在同一時間到達兩個探測器（第一次兩個探測器的接收時間間隔7毫秒），表明信號源位於兩個探測器的正中間的一圈天空中的某處。但是由於只有兩個探測器，因而還不能精確定位。正因為此，科學家們希望能夠通過添加更多的引力波探測器來縮小未來事件的位置，其中包括位於意大利的處女座設施（Virgo facility），處女座合作組織（The Virgo collaboration）由19個歐洲的研究小組組成。
此外，這次合併的兩個黑洞，質量都比第一次的小，分別為14.2倍和7.5倍的太陽質量。雖然它的引力波比第一次的要弱，但當這兩個輕一些的黑洞合併時，它們產生的引力波信號轉移到更高的頻率，這個頻率恰好是LIGO的敏感波段（sensitive band），使得LIGO可以在兩個黑洞碰撞前更早一些時候接收到信號。因而，這一次，LIGO比上一次探測到更多的軌道——在大約一秒鐘內有27個軌道（上次，觀察值為十分之二秒）。二者結合起來，即更小的質量和更多的觀測軌道，是使LIGO能夠檢測更弱信號的關鍵。並且，這些條件還允許科學家們可以與廣義相對論進行更精確的比較。當然，結果依然是那麼漂亮，這次的引力波信號再一次完全符合愛因斯坦的理論。
最後，但同樣重要的是，第二次的信號表明，在此次的信號源中，有一個黑洞像陀螺一樣旋轉。 ——一個旋轉的黑洞表明，這個天體有著不同的歷史。例如，它可能曾經在由恆星塌縮形成黑洞之前或之後，從它的伴星吸積了質量，在這個吸積的過程中開始旋轉。
今天，人類與引力波的親密接觸就暫時寫到這裡了，未完待續——科學家們當然想要知道更多，下一篇，我們一起去簡單瞭解一下科學家們就這兩次的引力波信號所進行的深入討論。透過現象去了解本質，之間的橋樑是無盡的思考、探索、討論、合作，以及更多的技術升級。
正欣花箱網
如果兩個黑洞碰撞，能量火花釋放。星雲多變，強者生存吸引弱者。有好多新星存在，小星雲形成了。但是弱者有可能形成能量差的白洞，也就是能量大失的現象。
華北五角楓
大爆炸嗎？把吃進去的星系都在吐出來😂😂😂
Em173511188
會發生白洞！
13125081756
黑洞之間也存在引力與斥力，幾乎不會碰撞，由於質量太大，才發生吞食周圍所有物質的光學現象?
畫皮夢
首先，黑洞是否真的存在還需進一步探索；其次，若真的存在黑洞，則兩個黑洞相互碰撞會形成一個更大質量的黑洞。當然過程中也可能有部分物質被碰撞作用而被拋射出來。
