本文发表于《大众科学》的前博客网络，仅反映作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
引力波的本质本身并不难理解。如果你能接受将时空视为“某种东西”，你就能想象你可以扭曲它，并向其中发送涟漪。
当然，描述时空对质量和能量响应的数学物理学，即广义相对论，并非易事。它很美妙，但也是偏微分方程和张量数学的令人生畏的展示。
当我们尝试描述质量、能量和时空的最极端例子——黑洞时，尤其如此。但这还不是全部，因为大自然还在玩“来抓我啊”的游戏。在真实的宇宙中，我们不仅要担心单个黑洞（这已经够难理解了），还要担心双黑洞，它们原则上会螺旋式地靠近并合并成一个更大的黑洞。它们通过向宇宙释放引力波来做到这一点。
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要计算出这种情况发生的具体细节，对于任何接近真实情况的情况（包括不对称性和非圆形轨道）来说都非常困难。事实上，直到最近——2000年代中期——这还不是一个真正解决的问题，并且需要数值物理学的力量和先进的计算技术才能最终破解它。
挑战的部分原因在于，在合并黑洞系统中，您试图在其中工作的坐标系正在发生变化，并且实际上正在被吞噬到黑洞的事件视界中。但这也是爱因斯坦方程非线性的结果——这大大复杂化了事情。在更经典的物理学中，例如电磁学，麦克斯韦的线性方程可以帮助我们轻松计算出，例如，电子如何辐射出能量。但是，如果使能量辐射成为非线性性质，方程就会变得更加棘手。
以下影片（鸣谢：加州理工学院/康奈尔大学）给出了一些关于问题性质的概念。
最重要的是，理论和计算预测，双黑洞系统将螺旋式地靠近，通过引力波辐射动量，波长越来越短（频率越来越高）。伴随着最终的高频、高振幅的“啁啾声”，黑洞可以在一个高度扭曲的事件视界内合并，该事件视界迅速“衰减”到更稳定的状态——再次通过引力波辐射能量来实现。像A-LIGO这样的实验可以寻找的正是这一系列特征。
根据碰撞的几何形状和黑洞的自旋，原始两个黑洞总质量的一部分将以引力波能量的形式损失掉。因此，您可能从总共100个太阳质量的两个黑洞开始，最终得到一个大约95个太阳质量的黑洞。这听起来可能并不令人印象深刻，但我们谈论的是太阳质量——几乘以1030千克的质量在极短的时间内转化为引力辐射并流失到宇宙中。换句话说，这些黑洞合并可以短暂地成为宇宙中最明亮的物体之一——只不过它们的亮度不是在电磁辐射中，而是在引力辐射中。
合并黑洞系统还有一个小技巧。如果黑洞是不对称的（例如，质量不同），就会发生非常奇怪的事情。当黑洞合并时，它们会经历反冲，并可以穿越宇宙高速射出。另一种看待这个问题的方式是说，系统的质心——质量之间的“平衡点”——随着黑洞向内螺旋，沿着螺旋路径向外运动。最后，整个系统——“新的”黑洞——会移动，或者在某个方向上反冲出去。
研究人员发现，如果加入黑洞的自旋，反冲速度可能会非常巨大——达到每秒4,000公里的水平。这足以将新形成的黑洞推出任何已知的星系，轻松超过逃逸速度。
那么宇宙中是否散布着高速黑洞合并产物呢？不一定，最终的反冲速度很大程度上取决于两个黑洞自旋如何对齐以及黑洞质量差异的细节——并且可能要小得多。但事实是，我们还不完全了解关于这一切的完整故事，这就是为什么探测引力波的任务如此令人兴奋。