重力波是一種與光波有些相似的波動，光波來自光源，重力波起源於重力源，它們皆有特定的頻率與振幅，並且在真空中以光速前進；甚至重力波與光波一樣，在旅行了很長一段路程後，由於宇宙擴張的緣故，發生頻率變小的現象（紅位移）。
與光波不同的是，重力波行進過程中並不會被物質吸收或發散。
▲ 大質量天體在時空中運動會產生重力波。Credit: NASA
重力波的觀測史中，最有名的目標為波霎PSR1913+16，這是一個位於天鷹座的雙星系統，距地21000光年，由兩顆中子星組成，於1974年被普林斯敦大學 Russell Alan Hulse 和 Joseph Hooton Taylor, Jr. 發現。在他們的觀測中發現這兩個天體的公轉週期有變小的趨勢（也就是愈來愈靠近彼此），這暗示了此系統有能量的減少，但卻未觀測到此系統有 X-ray 等高能射線的輻射，故以廣義相對論中的重力波來解釋此現象，發現相當符合。
由重力波引起的軌道衰減，其程度非常微小，大約每年使得此系統的公轉週期減少76.5微秒，兩星平均距離每年縮短3.5米，要使兩星接觸，還得花3億年。Russell Alan Hulse 和 Joseph Hooton Taylor, Jr. 兩人由於此發現而獲得了1993年諾貝爾物理獎。
▲ Russell Alan Hulse 和 Joseph Hooton Taylor, Jr. 兩人的觀測資料。
來源：Relativistic Binary Pulsar B1913+16: Thirty Years of Observations and Analysis
重力波的測量有些令人難以想像，但初步的想像如下：將兩顆球放在橡皮膜上，當有波動通過這兩顆球時，兩球之間的距離會改變，進而我們能察覺波動，而兩球距離的改變量能幫助我們測量波動的大小。
*廣義相對論告訴我們物質是分佈在由「時空」組成的連續面上，將橡皮膜比喻成此連續面，球則是面上任何具有質量的物體，當物質移動時，在面上產生波動，即為重力波。
LIGO（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory ）計畫利用此一原理：將兩物體相距4公里放置，再以雷射光極為敏感的監測這兩個物體的距離，希望能藉由察覺兩物體「平白無故的改變距離」來發現重力波的通過。
▲ LIGO。觀測重力波專用的「望遠鏡」。Credit: Caltech（加州理工）。
然而，重力波觀測的困難點在於訊號太弱，一個超新星爆炸所產生的擾動，大約產生波長約300公里的重力波；一個雙星系統合併為黑洞時則產生波長至少30萬公里的重力波；而宇宙至今最大的擾動：大霹靂，其波長則為30億光年－－幾乎要測不出來了！
*由於重力波在真空中為光速，因此其波長與頻率（能量）成反比，即波長愈大，頻率（能量）愈小。
問題：
愈激烈的事件（例如大霹靂），所產生的能量應是最高，為什麼所測得的重力波能量反而是最小的呢？
獎品：我們有剩什麼東西可以送嗎？ XD
相關資料：
。Astronomy Without A Telescope – Gravitational Waves@Universe Today
。PSR B1913+16@Wikipedia
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