面对引力波，人类需要“兼听则明”( 四 ) _信息快讯

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黑洞的质量越大（对应的信号依次为蓝色、橙色、绿色），引力波的音调变化越快，但能够达到的最高音却降低了。
原理虽然简单，但在实际运用过程中还要考虑宇宙膨胀的效果。宇宙膨胀无处不在，它会拉长宇宙中传播的任何信号，导致其频率降低。对于电磁波来说，频率降低意味着颜色变红，所以人们把这种效果叫做“红移” 。引力波也会因为宇宙膨胀而红移。更准确地说，是“降调” 。红移（或者降调）的程度和距离有关。信号源离我们越远，红移就越厉害。

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宇宙膨胀会将一个波拉长，使其频率降低。因此电磁波要“红移” ，引力波要“降调” 。
如前面所说，我们是靠音调来辨别黑洞大小的。如果因为宇宙膨胀，传来的都是降调的引力波信号，那么我们一定会把黑洞的质量测得偏大。换句话说，如果不能确定黑洞的红移，我们就没有办法敲定黑洞的真实质量。这种很纠结的关系在业内叫做“质量-红移简并” 。
那怎么确定黑洞的距离呢？其实距离信息就蕴含在引力波的振幅中。原因也很简单，波源越远，我们接收到的振动幅度就越小，我们“听”到的“声音”就越轻。利用这个关系，结合对宇宙几何形状的了解，我们是可以从引力波信号中推测出波源的红移的。
以第一例引力波事件为例，乍听上去黑洞的质量是太阳的30倍左右。进一步分析告诉我们黑洞在比较小的距离上，对应的红移大概是0.1 ，并不太高。用这个红移来恢复引力波的音调后，重新计算出来的黑洞质量是原来的0.91倍。这显然不足以明显改变黑洞的质量，因此大多数天文学家和物理学家都相信，通过引力波找到的黑洞确确实实是大黑洞。
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听到弦外之音？
LIGO和Virgo找到的“大黑洞”是目前引力波天文学最主要的研究对象，是很多理论研究的前提基础。但很少有人注意到，黑洞质量的测定是建立在两条隐含假设上的。（1）引力波的振幅和距离成简单反比关系。（2）只有宇宙学红移对频率起作用。大多数科学家都是按照这两条约定在读引力波的“乐谱” ，但黑洞是不是循规蹈矩的乐手呢？
最近的研究表明，在下面两种情况下，假设（1）或者（2）可以不成立。有意思的是，无论哪种情况发生，我们都会高估黑洞的质量。
第一种情况和引力透镜有关，它打破了假设（1）。这个想法是2018年由两个研究组分别独立提出来的。一个是由宇宙学家、诺贝尔奖获得者George Smoot教授领衔的研究组[3] ，另一个是英国伯明翰大学的研究小组[4] 。
两组科学家都指出，引力波在传播过程中会经过很多星系或者星系团，从而有可能被它们的引力聚焦放大。这样引力波的振幅就变大了，引力波也变“响”了。因为我们习惯把“响”和“近”联系起来，所以我们会误认为波源在很近的地方。这种情况下，我们推算出来的红移因子会偏低，导致推测的黑洞质量偏大。如果真是这样，那么引力波就变得和声纳一样，可以让远方的星系和星系团无处遁形。

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