人類過去理解宇宙,主要靠接收光與各種粒子。Cleo Abram 把 LIGO 帶來的改變比喻成多了一種感官:原本只能「看」宇宙,現在也能聽見黑洞或中子星碰撞時,在時空裡留下的重力波。

LIGO 的兩條觀測臂各長四公里。雷射經過分光器後分成兩路,在真空管內射向反射鏡,再回到偵測器比較兩束光的差異。光平均會在觀測臂內來回約 300 次,總行程拉長到約 1,200 公里,功率也累積到約 400 千瓦,才能測出比質子還小的距離變化。

LIGO 示意圖顯示雷射經分光器分成兩路,射向反射鏡後回到偵測器

來源:影片畫面擷取自 YouTube/Cleo Abram

為了讓這個量測成立,鏡面的紅外線反射率達到 99.9999%,並用複雜的懸吊系統隔開地面振動。干擾不只來自地震或經過的卡車:影片還提到,2018 年曾有烏鴉啄食冷卻管上的結霜,細小震動一路傳進資料,最後得靠替管線加上隔熱層解決。

最早的 LIGO 運轉多年都沒有找到重力波。2015 年 9 月,升級後的 Advanced LIGO 開始觀測,第三天便在相隔約 3,000 公里的兩座觀測站看到同一個短促訊號。後續分析確認,訊號來自約 13 億光年外的兩個黑洞合併,也讓重力波從理論預測變成新的天文觀測工具。

LIGO Hanford 圖表顯示首次重力波訊號的短促波形