重力波は、質量をもつ天体が加速運動すると時空に生じるわずかな振動です。アインシュタインが100年前に予言したものの、そのゆがみは原子核よりはるかに小さいため検出は困難でした。LIGO（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory）は4 kmの腕をもつレーザー干渉計で、光の経路の長さが10万分の1原子半径だけ変わるかどうかを測ります。2015年9月14日、LIGOは太陽質量の30倍程度のブラックホールが合体して発した重力波を捉え、2016年に成果が公表されました。この観測により、ブラックホール連星の存在証明だけでなく、一般相対性理論が強重力場でも成り立つことが確認され、天文学の新しい窓が開きました。

重力波の検出は、干渉計技術、鏡の懸架系、レーザー安定化、データ解析など多分野の融合で達成された。LIGOのFabry–Pérotアーム共振器は有効光路長を数百kmに延ばし、位相雑音を低減するためにパワーリサイクリングと信号リサイクリングを導入している。ミラーは40 kgの高純度サファイア懸架により熱雑音を抑え、マルチステージの振り子とアクティブ制振で地面振動を10^{-12} m以下に抑制する。データはMatched-filteringによって数値相対論が与えるテンプレートと比較され、S/N≈24のイベントGW150914として検出された。エネルギー換算で約3 M☉c²が数百msで放射され、ピーク出力は銀河全体の光より大きかった。これにより多信号天文学（マルチメッセンジャー）が現実のものとなり、中性子星合体の電磁対応天体の探査などへ発展している。

Advanced LIGOはBaseline感度でh≈10^{-23}/√Hz@100 Hzを達成するため、DC読み出しと量子ショット雑音低減のための共振型スクイージングを計画している。Suspension thermal noiseはQ≈10^8のフューズドシリカファイバーとmonolithic fused-silica bondingで最小化され、coating thermal noiseはTi:Ta2O5/SiO2マルチレイヤで最適化された。CalibrationはPhoton Calibratorによる放射圧変位で絶対精度2 %以内。Bayesian parameter estimation（LALInference）では、波形モデルSEOBNRv2とIMRPhenomDを用い、chirp mass≈28 M☉、有効スピンχ_eff≈0.09、ルミノシティ距離410^{+160}_{-180} Mpcが得られた。背景事象率は<1/203 000 yrであり、False Alarm Probabilityは2×10^{-7}以下。今後、A+および第三世代（Einstein Telescope、Cosmic Explorer）では観測レンジが10倍以上に拡大し、スタッキング解析により連星ブラックホール質量関数や原始ブラックホール起源の検証が可能になる。