本文解答從什么是引力波、引力波是如何產生的、人類為什么堅持不懈地探測引力波、如何探測引力波，介紹國內外引力波探測的現狀，并對引力波探測的未來進行展望。大家在有關天文學論文寫作時，可以參考這篇題目為“如何探測宇宙引力波”的天文學論文。

原標題：引力波探測引力波探測：引力波天文學的新時代

摘要：美國LIGO于2016年2月11日宣布首次探測到了引力波，引起全世界范圍的廣大反響。本文解答從什么是引力波、引力波是如何產生的、人類為什么堅持不懈地探測引力波、如何探測引力波，介紹國內外引力波探測的現狀，并對引力波探測的未來進行展望。

關鍵詞：引力波；激光干涉引力波探測器；宇宙學

美國的激光干涉引力波天文臺（LIGO）2016年2月11日宣布在位于美國華盛頓州漢福德和路易斯安那州利文斯頓的兩個探測器上首次同時探測到了引力波，這一重大發現發表在《Physical Review Letters》上。該引力波的波源是離地球大約410兆秒差距（約13.4億光年，紅移0.09）的雙黑洞并合事件，標記為GW150914.兩個黑洞的質量分別為36和29個太陽質量，并合后形成的黑洞有62個太陽質量，其余3個太陽質量以引力波的形式輻射出來[1].這一重大發現引起了科學家和社會大眾的高度關注。本文嘗試回答以下幾個問題：什么是引力波？引力波是如何產生的？人類為什么堅持不懈地探測引力波？如何探測引力波？最后，介紹國內外引力波探測的現狀和前景。

1什么是引力波？

引力波就是引力擾動在空間的傳播。像電磁波一樣，引力波攜帶能量在空間以真空光速傳播。

愛因斯坦1915年提出廣義相對論，認為由于時間和空間中物質的存在，導致了時間和空間生彎曲，反過來，時間和空間彎曲又影響物質的分布。 在遠離引力波源的近似平坦的區域，可以在線性近似下求解愛因斯坦引力場方程，解析地給出擾動的波動解。對于強引力系統，譬如，雙黑洞并合系統，由于引力場方程的高度非線性，只能使用計算機數值計算引力波的波形。

引力波為橫波，有兩個獨立的極化方向，也就是說，傳播方向跟極化方向垂直，兩個極化方向的夾角為45°。在引力波傳播所經過的空間點，會發生空間拉伸和壓縮等物理現象。圖2顯示了沿z軸傳播的引力波對xy平面上一個圓環形檢驗質量的影響，即引力波使得圓環形的檢驗質量變形為等面積的橢圓形狀。測量這兩個獨立的極化方向為研究者提供了引力波源的方向。

引力波的波形由振幅和頻率描述，對于一個典型的致密雙星并合系統，產生的引力波的振幅大約為10-21數量級，因此，探測如此弱的信號對人類提出了巨大的挑戰。引力波的頻率依賴于雙星并合系統的質量和軌道半徑，隨著并合過程的演化，其頻率也隨著時間變化。