大约十亿年前，一对质量是太阳30倍的黑洞互相环绕，越来越近。当它们最终撞击在一起时，它们的碰撞力将冲击波扫过太空结构本身。
2015年9月14日，一种名为LIGO的仪器捕捉到了这些涟漪的残余。这些引力波的发现为爱因斯坦的广义相对论提供了确凿的证据，该理论在一个多世纪前就预测了它们的存在。这也预示着天文学新时代的曙光。
LIGO探测到的引力波使时空的几何结构扭曲了仅10⁻¹⁸米——原子核宽度的千分之一——并且在地球上以短暂而轻柔的啁啾声出现。但是，探测到这种以前看不见的信号类别，为观察宇宙提供了一种新方法，使我们能够收听坍缩的恒星、战斗的黑洞和宇宙本身。
感知时空中如此微小的扰动需要实验上的突破、不懈的努力和四十年的高科技故障排除，这使雷纳·韦斯、基普·索恩和罗纳德·德雷弗获得了2016年卡弗里天体物理学奖，随后韦斯和索恩获得了诺贝尔奖。这也让他们坐到了世界有史以来最史诗般的天文芭蕾舞剧的前排。
《大众科学》定制媒体采访了韦斯，听取了他认为引力天文学注定要揭示的秘密和惊喜，包括暗物质的本质、第一个黑洞的起源以及宇宙在眨眼间出现时发生的事件。
我们从LIGO走向何方？
为了将我们仪器的灵敏度提高10倍，我们希望建造宇宙探测器，它有40公里长的臂——比LIGO长10倍。欧洲人将建造爱因斯坦望远镜，它将是一个边长10公里的三角形，有三个探测器，每个探测器都有可以调谐到不同[引力波]频率的干涉仪。这些更长的天线应该能够调谐到宇宙中所有来自恒星坍塌的双黑洞，以及所有碰撞的中子星。欧洲航天局还在开发LISA——一个基于太空的干涉仪三角形，臂长约150万公里，有望在2030年代发射。它将使我们能够看到——或听到——质量达百万太阳质量的巨型黑洞的碰撞，就像我们星系中心的那个黑洞一样，并观察它们吞噬一个较小的黑洞，甚至一颗恒星。这将非常令人着迷。
黑洞是如何形成的？
最可能的方式是在超新星中，这是恒星坍塌的最终结果。但我们预计大自然也可以通过扭曲空间来制造黑洞。这应该会产生引力波。它应该扭曲和激发几何结构，就像用锤子敲击木琴一样，使时空响起。人们多年来一直想象着这些事情，但是通过宇宙探测器或LISA，我们希望真实地看到它们。
暗物质到底是什么？
我碰巧认为暗物质是由黑洞组成的——非常小的黑洞，太阳质量的一小部分，它们与光相互作用不多，所以你看不见它们。除非有暗物质以某种方式将这些地方固定在一起，否则我们在宇宙微波背景辐射中看到的冷热点的分布不可能存在。所以暗物质从一开始就存在。我认为，由空间几何结构的扭曲形成的黑洞是目前最好的候选者。
中子星能教给我们关于物理学和化学的什么？
人们一直想知道在宇宙的什么地方可以产生诸如黄金或铂之类的重元素。事实证明，这是通过中子星碰撞产生的。中子星将太阳的重量压缩到城市的大小，它们主要由中子组成。当它们相互撞击时，它们会产生一种称为千新星的余辉，这是一种由你能想到的最基本粒子组成的等离子体：胶子和夸克，我们在原子核中看到的东西。
在LIGO于2017年探测到第一次中子双星合并后，人们研究了它的千新星。他们确定了诸如黄金和铂等元素的广泛[光谱]特征。通过观察更多这些碰撞，我们将了解很多关于粒子之间基本相互作用的知识。我们没有足够强大的加速器在地球上产生这种等离子体，所以这将是一件大事。
Falconieri Visuals 插图
宇宙是如何产生的？
根据[宇宙暴胀理论]，宇宙是由真空中的波动产生的。这种波动会产生不稳定性并不对称地爆炸——这将产生引力波。那些在创造瞬间产生的原始引力波仍然存在于我们身边，仍然可以被测量。它们太弱了，任何近期考虑使用的仪器都无法直接看到它们。但是我们也许能够根据它们如何极化宇宙微波背景辐射来间接测量它们。这些实验正在进行中。探测来自创造瞬间的原始引力波——这将告诉我们一切的起源。还有什么比这更重要的呢？
宇宙还可能为我们准备什么惊喜？
当我们开始使用新的、更灵敏的仪器，更好的仪器进行观察时，我们会发现各种各样的惊喜。这在天文学中已经一遍又一遍地发生。现在，引力波正在向我们展示我们从未见过的事物。我真正期待的是，我们将在来自宇宙本身的信号中发现我们甚至从未想象过的事物。这才是推动我的动力。
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