两个黑洞的结合，特别是在最后阶段，导致大量引力波的发射2016年的最大发现也许是对重力波的直接检测。 尽管爱因斯坦的相对论一般性理论在发生这件事之前101年就预测了它们，但要检测到它们，必须制造出对空间曲率敏感的激光干涉仪，将彼此之间相距数公里的反射镜移动不超过10
-19 m或1 / 10000质子直径 这最终在2015年的LIGO数据处理过程中发生，并且在接收到的数据中明确发现了两个真正的黑洞关联。 但是物理定律如何允许这一点呢？ 我们的读者想知道：
这个问题困扰了我很长时间。 在关于LIGO的发现的文章中，他们写道，部分质量是在黑洞合并期间散发的，因此，结果黑洞小于两个原始黑洞之和。 然而，据信人们不能从黑洞中逃脱。 黑洞合并时能量是如何辐射的？
一个与黑洞物理学和广义相对论的本质有关的很深的问题。
黑洞及其周围环境，吸积盘加速并掉入其中。 奇异性隐藏在事件范围的后面。一方面，我们有一个黑洞。 它的所有质量/能量都集中在中心的奇异点上，由于存在事件视界，因此外部观察者看不到它。 在其内部，无论其质量或质量，无论其速度或能量如何，粒子可以遵循的任何路径都将导致其在黑洞中心产生奇点。 这意味着落入事件视界内的任何粒子将永远无法离开该视界，因此所有能量将永远被捕获在黑洞内。 一旦进入黑洞，您将成为奇异特性的一部分：质量，电荷（所有类型）和自旋。 就是这样。
时空中的波具有黑洞总轨道的频率，并且越靠近中心，其强度就越大。另一方面，GTR告诉我们，当两种质量的物体彼此围绕旋转时，结果是，波在空间结构上出现，并且轨道逐渐变窄。 这些是引力波，它们以光速移动，并随其携带能量，并导致空间在通过时膨胀和缩小。 由于爱因斯坦著名的方程E = mc
2 （或者，正如他最初写的那样，m = E / c
2 ），我们知道能量的来源是质量，质量的来源是能量。 它们可以来回转换； 质量只是能量采取的一种形式。
与首次精确检测引力波相关的LIGO信号因此，当LIGO发布2015年9月14日，即2016年1月的事件的结果时，科学家发现两个黑洞-36和29个太阳质量-合并形成一个新的黑洞就不足为奇了重62太阳能。 太阳的其他三个质量又去了哪里（约占整个系统重量的5％）？ 他们进入了引力波的能量。 此后检测到的所有事件都具有大致相同的趋势：两个质量相当的黑洞呈螺旋形收敛，并且其总初始质量的5％左右以引力波的形式向外辐射。
但是每个黑洞都有一个事件视野。 在合并之前，每个对都有它，它产生了黑洞，并且在合并的任何时刻，奇异点不会变得“裸露”，并且由于事件范围而不会显示出来。 那么质量如何减少呢？
引力波穿过时，任何物体或形式，无论是物理的还是非物理的，都会变形。 事件视界不发出任何波。这不是一个技巧问题。 这与质子在太阳下合并成氘，3氦和4氦时的质量相同。 为什么氦4的质量不及其起源的四个质子？ 由于原子核的结合能。 结合态比未结合态更稳定，并且具有更少的能量（因此质量更小）。 当两个黑洞汇合并合并时，它们在重力上的连接比以前更加紧密。 它们由于重力结合的能量而损失能量，而不是由于质量的某些部分离开事件视界这一事实。
牛顿的重力定律已被爱因斯坦的GR所取代，但它仍然是跟踪力和能量等量的可视化工具。从牛顿引力可以看出。 想象一下，您有两个质量各为1千克的质量，它们静止不动并隔开无限距离。 这样的系统的内部能量为1.8×10
17 J，可以通过爱因斯坦方程E = mc
2来计算。 现在，通过减小它们之间的距离使它们更靠近。
•如果相隔一公里，则整个系统将损失6.67×10
-14J 。
•如果减小到厘米的距离，则系统将损失6.67×10
-9J 。
•如果将距离减小到质子大小，即10
-15 m，则系统将损失6.67×10
4 J，即66700J。
•如果要损失大量能量，可以将它们分开的距离减小到10
-27 m，然后损失6.67×10
16 J，约占系统原始能量的35％！
空间中的光和波。 穿过弯曲空间的光会在任何时间改变观察者感知光的方式。当然，在这种尺度上的宇宙服从GR，而不是牛顿引力，但本质保持不变。 失去质量的不是黑洞，而是黑洞。 能量的总量从一种形式-两个分离的未结合质量-转换为另一种形式：一个牢固连接的质量和引力辐射。 初始黑洞的轨道和质量的性质决定了总初始质量中有多少百分比将成为结合能，但是在任何情况下，最终质量都将大于任何初始质量，但小于其总和。 当两个质量近似相同时，最大辐射可以占用最多5％的能量。 如果它们的后背包含大量能量，并且它们是平行的，则该百分比可以增加到11％。 但是，如果其中一个群众比另一个群众好得多，百分比就会下降。 质量为1太阳的黑洞与质量为1,000,000的黑洞合并，将通过辐射损失其能量的约0.0001％。
艺术家的两颗恒星相互绕圈并逐渐融合的想法产生了引力波。 这可能是短暂的伽马射线爆发的来源，也是引力波的来源。由于螺旋的逼近和融合，黑洞内部什么都没有出来，在时空引力的影响下，时空发生了变形。 在合并的最后阶段，事件范围采用最有效的形式-球形或椭球形。 在一秒钟的最后一刻，大部分能量被释放出来，但是事件视界内部没有粒子出来。 爱因斯坦的预测非常准确，这就是为什么我们能够检测到这些电波的原因：我们计算了预期的信号。 我们的直觉可能会使我们失败，但是对此有一些方程式。 即使我们的直觉欺骗了我们，计算也会带给我们科学真理。
伊桑·西格尔 （ Ethan Siegel） -天体物理学家，科学普及者，《爆炸的开始》的作者！ 他写了《超越银河》（ Beyond the Galaxy ）和《追踪学：星际迷航的科学》（ Treknology ）一书。