T被平凡地称为M87的星系看起来并不怎么样。与美丽的螺旋星系(包括银河系)不同，M87通过望远镜呈现出的是一团橙色的恒星。它唯一值得注意的特征是从星系中心散发出来的长长的气体流线。
然而，这种喷流的来源远不寻常:它是一个黑洞6.6欧元乘以太阳的质量。没有其他已知物体的质量如此之大——这个黑洞本身的重量就超过了整个星团和小星系。即使与其他巨大的黑洞相比，比如位于银河系中心的黑洞，M87这个庞然大物也是巨大的。
但这些黑洞是如何变得如此巨大的呢?答案很简单:就像大星系是通过碰撞和合并成长起来的一样鹦鹉螺片”,星系的故事)，当一对较小的黑洞合并时，最大的黑洞形成。试图更详细地理解这个故事，将推动我们的理论和观测极限:黑洞碰撞需要复杂的计算机模拟来理解，需要复杂的机器来检测。研究黑洞合并可能是理解荒谬的强引力效应的最好方法，可能会揭示全新的现象。
黑洞似乎与它们的宿主星系有着密切的联系，这暗示了它们共同的进化史。例如，黑洞的大小似乎反映了其星系中心区域的大小。天文学家不希望看到“超大质量”黑洞——质量比太阳大数百万倍或数十亿倍的黑洞——也不希望看到小星系，反之亦然(尽管至少有一个)似乎违反了规则不知什么原因)。
由于最大的星系是由较小的星系合并而成的，研究人员怀疑这同样适用于它们中心的黑洞。显示出最近碰撞迹象的星系，比如NGC 6240，有时也会有两个明显的超大质量黑洞，这为这个观点提供了支持。但将两个黑洞变成一个黑洞的过程需要数千年，比人类从事天文学的时间要长得多。所以我们目前了解黑洞近距离接触的唯一方法就是理论。
理论模型显示，在星系合并的过程中，黑洞会落入相互的轨道，开始时距离很大，然后逐渐盘旋向对方。广义相对论预测，当两个黑洞越来越近的时候，它们会以引力辐射的形式向外辐射能量，直到最终它们结合在一起。
被平凡地称为M87的星系看起来不太像。然而，从那个星系发出的喷射流的来源远不是平凡的，它是一个质量是太阳66亿倍的黑洞。
正如快速变化的电流会以无线电波的形式产生电磁辐射一样，质量的运动也会产生引力辐射。然而，引力辐射比无线电波更难探测，因为引力比电磁力弱得多。引力波大概无处不在，但它们穿过我们却不被注意到。的1993年诺贝尔奖物理被授予拉塞尔·赫尔斯和约瑟夫·泰勒，因为他们观测到，如果双星发出引力辐射，它们的行为就会与预测完全一致。但我们仍然无法直接探测到。
即使是地球在绕太阳运行时也会发出引力波，尽管在整个太阳系的生命周期中，损失的能量是难以察觉的。双星黑洞则是另一回事:一旦它们相对接近，就会释放出大量的能量，使它们在每次轨道运行时距离更近。(双星被认为是黑色的当它们合并时释放出更多的引力能比普通恒星在其数十亿年的生命周期中以紫外线、红外线和可见光的形式发出的光要多。)最终他们视界将会接触，系统会在一个被称为“环降”的阶段释放出更多的引力波，即块状、不均匀的合并质量变成一个光滑、完美对称的黑洞。
不幸的是，这个光滑的黑洞不包含关于它凹凸不平的过去的信息:我们不能通过观察黑洞来判断它是由合并形成的还是(引用著名理论物理学家Lady Gaga的话)这是与生俱来的。然而，所有的块度、失调、碰撞过程中的复杂性都被编码在引力波信号中。
这就是引力波信号如此重要的原因:它可能是我们研究黑洞合并的最好方法——前提是我们能捕捉到正在发生的合并。这就是地面实验的目标激光干涉引力波天文台(LIGO)该项目于2010年完工，并计划在2014年重新启动，届时将配备更好的探测器;以及计划中的天基激光干涉仪空间天线(LISA)，不幸的是，它被推迟了，并在范围上急剧缩小由于预算问题．地面和太空引力波观测站在这项任务中有互补的工作:轨道上的设施将能够探测到远离合并的黑洞双星的辐射，而地面上的实验可以捕捉到合并前的最后时刻，碰撞本身，以及环灭。
与此同时，理论家们并不只是在等待结果的到来，他们还在完善这个过程的模型，根据爱因斯坦的相对论来描述引力波的形状。这很重要，原因有二。首先，我们有可能观测到普通望远镜无法观测到的黑洞碰撞产生的引力辐射。其次，如果LIGO或LISA观测到的信号与预测不符，理论可以告诉我们是否有新的有趣的现象发生。
天文学家没有办法探测黑洞内部，甚至看不到黑洞事件视界附近的情况。但合并黑洞可以揭示引力在最极端时的运行情况，并确切地告诉我们宇宙中最大的黑洞是如何开始的。
马修·弗朗西斯是一位物理学家、科学作家、演说家、教育家，经常戴着一顶时髦的帽子。他目前正在写一本关于宇宙学的书，书名暂定《小路，黑暗的天空:宇宙之旅》．
