當黑洞碰撞時，它們會産生在地球上可以探測到的引力波。雖然愛因斯坦在 1916 年就提出了引力波的理論，但直到 2015 年才直接觀測到引力波。現代研究将舊模型與新資料進行對比，揭示出引力波确實存在互相作用。這些知識完善了我們的模型，并對廣義相對論解釋黑洞特性的全部範圍提出了挑戰。
當兩個黑洞相撞時，其沖擊力是如此之大，以至于我們在地球上都能探測到。這些天體是如此巨大，以至于它們的碰撞會在時空本身産生漣漪。科學家稱這些漣漪為引力波。雖然愛因斯坦早在 1916 年就預言了引力波的概念，但實體學家直到 2015 年才在 LIGO（雷射幹涉引力波天文台）上直接探測到引力波。現在，在能源部科學辦公室和其他幾個聯邦機構的支援下，科學家們正在努力更好地了解這些引力波，以及它們能告訴我們有關黑洞的資訊。
除了威力巨大之外，這些碰撞還具有令人難以置信的複雜實體特性。為了準确，對它們的計算機模拟也必須非常複雜。模拟需要包括碰撞過程中的每一個步驟：黑洞互相螺旋上升、合并、變成一個扭曲的黑洞，然後沉降為一個單一的黑洞。這個過程非常複雜，科學家需要超級計算機來運作模拟。
這張照片來自"模拟極端時空"（Simulating eXtreme Spacetimes，簡稱 SXS）合作項目利用超級計算機進行的模拟，照片中兩個黑洞即将合并。當黑洞旋轉在一起時，它們會在空間和時間上産生被稱為引力波的漣漪。圖檔來源：SXS Lensing/Simulating eXtreme Spacetimes Collaboration
然後，實體學家将這些模拟的數值資料與這一過程的模型進行比較。舊版本的模型顯示引力波不會互相影響或互相作用。然而，科學家們懷疑這并不準确。試想一下，兩個人相鄰站在一個水池裡制造引力波。如果每個人發出的波都非常小，那麼這些波就有可能互不幹擾。它們在互相影響之前就會消失。但是，如果兩個人都在制造大波浪，波浪就會互相碰撞，産生新的波浪。科學家們知道碰撞會産生強烈的引力波，是以認為它們會互相影響--隻是沒有顯示出來而已。
來自加州理工學院（Caltech）、哥倫比亞大學、密西西比大學、康奈爾大學和馬克斯-普朗克引力實體研究所的一個研究小組對這些數值輸出進行了新的、更詳細的分析。分析結果表明，引力波之間存在互相作用。每個波都會導緻其他波發生輕微變化。互相作用産生了具有各自獨立頻率的新型波。這些新的波比原來的波更小、更混亂、更不可預測。通過在模型中加入這一特征，科學家們可以更準确地描述數值輸出告訴他們的資訊。
LIGO 利文斯頓實驗室。資料來源：LIGO 實驗室
在黑洞碰撞模型中加入這些互相作用将使模型更加精确。反過來，這些模型将幫助我們更好地解釋真實世界的觀測結果。模型越精确，對解讀來自 LIGO 的資料就越有用。
此外，更好的模型還能幫助科學家弄清廣義相對論是否是解釋黑洞實際情況的正确理論。雖然廣義相對論--愛因斯坦提出的著名理論廣泛地解釋了引力如何影響時空，但這一理論在多大程度上适用于黑洞的奇特性質仍有待确定。
黑洞碰撞距離地球和我們的日常生活遙遠得難以想象。雖然我們無法親身感受到引力波，但科學家們獲得的資料和建立的模型每天都在擴充我們對這些不可思議現象的認識。