如何聆听银河系中心方向传来的引力波“和声”？

银河系中心超大质量黑洞周边区域。NASA / UMass / Q.D. Wang / STScI

银河系中心除了有一个超大质量黑洞，很可能还存在一个由各种极端天体双星系统，如黑洞、中子星和白矮星构成的“黑暗森林”。所有组成这些双星系统的天体都在回旋靠近，并在此过程中搅动时空释放引力波。人类目前还探测不到这些引力波，但科学家们正在致力于发展新的技术，以及解读这些信号的方法。

这是一种引力波低鸣。目前的引力波探测器只能探测到黑洞或中子星合并前最后一刻发出的短暂悲鸣。而这些天体在合并前较长一段时间内会持续产生引力波。它们之中有很多是不对称的，一个天体比另一个大很多，抑或二者的轨道呈狭长的椭圆形，这样布局会导致它们释放的引力波中出现规律性的涨落，而探测这样的引力波可能会相对容易。

银河系中心还存在另一种引力波源，即中子星或褐矮星在很近的轨道上环绕银河系中心超大质量黑洞运行时释放出的引力波信号。这两种引力波信号都有很高的科研价值。但是最新的研究显示，这两种信号极有可能发生重叠。未来如果我们探测到它们，得到的很可能不是清晰的“独唱”，而是一种“和声”。

研究人员称，如果黑洞双星系统的质量低于或大于某个范围，它们持续产生的引力波信号就更有可能被大量类似信号“淹没”。但是这种“背景声”有统计学特征。如果能够运用高质量的模型，就可以过滤掉杂音，从中获得有价值的信号。与此同时也可以使用机器学习技术，从噪音中提取有用的信号。而对于褐矮星双星系统而言，超大质量黑洞产生的潮汐效应可能会使之在射电波段上爆发耀斑。如此一来，科学家还可以通过“多信使观测”，同时观测其产生的电磁波和引力波，对其信号作进一步区分。

要想真正聆听到从银河系中心方向传来的诡谲引力波和声，可能至少还要再等待几十年。但科学的认知不仅要面对观测极限的挑战。如何使用创新的手法对海量数据进行处理，也是需要解决的难题。

参考

A forest of gravitational waves in our Galactic Centre

https://arxiv.org/abs/2504.20147