天文学家在2019年6个月的时间里观测到了39次宇宙事件，这些事件释放了引力波——平均每周超过一次。10月28日发表的一系列论文中描述的这一丰硕成果表明，自2015年首次发现以来，探测这些涟漪（通常由两个黑洞合并产生）的观测站的灵敏度大幅提高。不断增长的数据集正在帮助天文学家绘制出此类事件在宇宙历史中发生的频率。
引力波是时空结构中的涟漪，由加速的质量释放，特别是在两个巨大的物体螺旋式相互靠近并合并时。它们的详细特性为阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论提供了许多检验，包括迄今为止黑洞存在的最有力证据。通过引力波，天文学家除了电磁波和宇宙射线之外，还获得了观察宇宙的新方式。
最新的数据发布描述了在激光干涉仪引力波天文台（LIGO）的第三次观测运行的一半时间内观测到的事件。LIGO是一对位于华盛顿州汉福德和路易斯安那州利文斯顿的双胞胎探测器，以及位于意大利比萨附近的欧洲同类探测器Virgo。这是该合作组织的第二个事件目录，第一个目录于2018年12月发布，描述了他们的前11次探测。总而言之，观测网络现已观测到50次引力波事件。
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大多数事件是两个黑洞的合并。探测器还捕捉到了少数两次中子星之间的碰撞，以及至少一次中子星和一个黑洞的合并。涉及中子星的合并对天体物理学家特别有趣，因为预计它们会释放普通光和引力波，这在2017年8月观测到的中子星合并中得到了证实。目录中一些最壮观的事件已经在论文中进行了描述。其中包括迄今为止最大的黑洞合并和最“不对称”的合并——其中质量差异巨大的两个黑洞发生了碰撞。
一项令人惊讶的发现是合并中涉及的黑洞质量。天体物理学家预计会出现一个明显的截断点，没有黑洞的质量超过太阳的45倍。“现在我们看到它没有那么明显，”伊利诺伊州埃文斯顿西北大学的LIGO研究员玛雅·菲什巴赫说。该目录包括三个质量异常的事件，包括9月份宣布的一个质量为85个太阳质量的黑洞。
大量数据现在使LIGO-Virgo研究人员能够粗略估计黑洞合并在平均星系中发生的速率。菲什巴赫说，这个速率似乎在大约80亿年前达到顶峰，那是在恒星形成时期之后——一些恒星后来以特别高的速率变成了黑洞。
该目录还提供了有关黑洞如何旋转的信息，这对于理解物体在合并之前如何相互环绕轨道至关重要。它表明，在某些双星系统中，两个黑洞的旋转轴是错位的，这意味着它们是分开形成的。但是，许多其他双星似乎具有大致对齐的旋转轴，这正是天体物理学家在两个黑洞开始作为双星系统时所期望的。天体物理学中的两种思想流派都分别支持这两种情景中的一种，但现在看来两者都是正确的，菲什巴赫说。
本文经授权转载，首次发表于2020年10月30日。