藝術家對黑洞的描繪。圖片：斯威本科技大學James Josephides

天文學家經常觀察到引力波（GW），即在空間和時間上的波紋，它們是由成對的黑洞合併形成的。愛因斯坦的引力理論預測，引力波在通過時會擠壓並拉伸空間，它們將永久扭曲空間，從而留下引力波的“記憶”。但是，這種記憶效應尚未發現，因為它會非常小，僅留下最模糊的痕跡。

引力波記憶效應（gravitational-wave memory effect）源自先前發出的引力波產生的波。在理想的引力波干涉儀中，具有記憶效應的引力波會導致測試品質的永久位移，並在該波通過後持續存在。

來自莫納什大學ARC引力波發現卓越中心（OzGrav）的研究人員終於開發出了一種搜尋和檢測引力波“記憶”的方法。由OzGrav 莫里茲·休布納（Moritz Huebner）博士生領導，最近發表的論文解釋了通過分析大量觀察資料來尋找引力波“記憶”的棘手問題。休布納將於2020年2月6日星期四在堪培拉的澳洲國家理論天體物理學研究所（ANITA）展示這些結果。

科學模型期望引力波“記憶”在檢測器上留下極其微弱的痕跡，該痕跡遠小於黑洞碰撞本身產生的波。因此，許多引力波事件的資料需要合併。為此，該團隊使用了一些通過黑洞合併研究而開發的最精確的引力波“記憶”檢測模型。

休布納說：“我們的演算法會仔細梳理資料並測量引力波‘記憶’存在的確切證據。”

對於每個觀察，這種艱苦的方法可能需要在普通計算機上花費數百小時才能探究引力波訊號如何產生的所有可能性 - 這促使研究人員著重於微調設定以減少計算時間而不會影響搜尋。到目前為止，已證明LIGO和Virgo在2015年至2017年之間檢測到的前10次黑洞碰撞的搜尋結果尚無定論。LIGO和Virgo還不夠敏感，無法發表有關引力波“記憶”的任何宣告。

那麼，我們是否能夠檢測到引力波“記憶”？

“非常幸運的是，我們現在可以使用前10次黑洞碰撞的資料，並對未來將出現多少個可觀察到的引力波事件有了一個不錯的認識。我們還可以計算出每個事件中可以檢測到多少引力波“記憶”的證據。”韋伯納說。

在整個研究過程中，研究人員還發現，他們的新搜尋方法必須從大約2000個黑洞合併中獲取資料以檢測引力波“記憶”。儘管這聽起來似乎難以置信，但該團隊希望在2020年代中期達到這個數字。

此外，自2019年4月第三次觀察執行開始以來，LIGO和Virgo正在不斷升級，並已觀察到了40多次合併。隨著技術的進一步進步以及日本KAGRA天文臺即將上線，該團隊有信心他們每天將檢測更多的，最終將揭示引力波“記憶”。