广义相对论的基本框架
广义相对论表明物质的存在导致时空弯曲。当探究粒子在弯曲时空中的运动时，可以放下其受到引力这样的观点，而直接地认为粒子需要在这弯曲的时空中走出一条最短的线。借助一个二阶张量即度规可以描述时空的弯曲。度规的一阶导数可以定义克氏符，进而可以描述基矢随坐标的变化。再对克氏符求一次导数并以特定方式进行组合，可以定义空间的黎曼曲率，时空是否弯曲正得多，因此拥有极强的穿透能力，宇宙相对于引力波来说几乎是透明的。宇宙第 38 万年左右被称为再复合时期，在这期间电子与原子核相互结合，形成了原子。在此之前，可见物质主要以等离子体形式的存在，而电磁波与等离子体有极强的相互作用，这个阶段的演化信息很难通过电磁波的形式留存下来。比如现在能够观察到的宇宙微波背景辐射，是 38 万年以后留下来的灰烬。但是要注意到，引力波可以很好地 穿过等离子体，在再复合时期留下宝贵的历史信息。因此，引力波天文学有望为我们揭示宇宙早期演化的历史。
引力波的两种模式
根据引力波传播方向和两极化方向的不同，引力波可以分为两种模式：纵向模式和横向模式。纵向模式的引力波导致时空膨胀收缩，类似于声波在流体中传播的方式；横向模式的引力波导致时空剪切，类似于横波在流体中传播的方式。
引力波的可观测效应
引力波可以导致时空的可观测效应，例如：
- 自由落体的测地线偏离：引力波导致自由落体的测地线偏离预言的轨迹，这种偏离可以用激光干涉仪探测。
- 双星系统的进动：引力波导致双星系统的进动，这可以通过观测双星系统的轨道变化来探测。
- 白矮星振荡：引力波可以引起白矮星的振荡，这种振荡可以通过观测白矮星的光变来探测。
引力波天文学是一个新兴的研究领域，随着引力波探测技术的不断发展，我们相信引力波天文学将为我们揭示宇宙的更多奥秘。
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