简单的说，直接观测的难度来自：从地球上能观测到的引力波太弱了。
为了让这个答案尽量完整，首先我们来看看什么是引力波。
在广义相对论中，引力是质量引起的时空弯曲。如果我们把四维时空想象成一个二维的平面（如水面），就可以用下面的例子来类比时空弯曲。
小虫的脚对水面有压力，造成水面向下凹陷。如果它抬起一只脚，凹陷的水面会上升，并且在水面上荡起一圈圈波纹。
在这个例子中，压力变化造成水面曲率的变化，并且以波的方式向四周扩散。同样，空间中质量分布的变化也会让时空曲率发生变化，并且以波的方式向各个方向扩散。这个波就是引力波。下面是中文维基上对引力波的定义（重力波 (相對論)）。
引力波是指时空曲率以波的形式从源头向外传播的扰动，这种波以重力辐射的形式传递能量。我们可以从以下几点来认识引力波。首先，引力波不是引力。一个天体即使质量再大，如果它保持静止或者做匀速直线运动，是不会产生引力波的。我们要求质量分布的变化。
其次，球对称或圆柱对称的质量分布的变化不会产生引力波。所以以下情况都不会产生引力波。恒星（近似为球体）自转。脉动变星周期性的扩展和收缩。太阳进入红巨星阶段，体积增加。而下面是一些有引力波产生的情况。
双星系统。近距离相互围绕旋转的致密星体（白矮星，中子星，黑洞）是重要的引力波源。由于引力波辐射会带着双星的动能，所以它们会逐渐接近，最后结合。从这个角度来看，引力波辐射实际上限定了双星系统的生命期。如果双星系统中有黑洞，引力波的强度会比较高。尤其是当两个超级黑洞合并时产生的超强度引力波对于探测仪有极高的信噪比。另一个特殊的例子是，当一个恒星质量的天体坠落到星系中心的巨型黑洞时，这个过程十分缓慢，地球上的探测仪可以在长达几年的时间内探测到相同的波形。
脉冲星。脉冲星是一种快速自转并带有强磁场的中子星。部分脉冲星本身质量分布并不均匀，所以它们在自传的时候造成了质量分布的变化，产生引力波。
超新星。一颗大质量的恒星走到生命的终点时，外层会以极高的速度向内核塌陷，速度可以达到每秒7万公里。这个塌陷通常是不对称的，所以会产生较强的引力波。
伽马射线暴。一般认为伽马射线暴来自快速自转的黑洞的诞生，如果是这样，那么在观察到伽马射线暴的同时，引力波也应该接踵而至。
大爆炸。在宇宙大爆炸中产生的原初引力波可以追溯到大爆炸后10^-24秒，也是引力波天文学的重要观测目标。
确实很难！确实很难！确实很难！三遍了吧...强度弱只是其中一个方面，LIGO需要测量出一个质子大小的千分之一的位移，你能想象这种激光干涉仪的灵敏度该有多高。除此之外，更重要的是，在测量中，实验者要面临充满各种因素引起的噪声的数据。怎么尽可能消除噪声的影响，这对数据处理和噪声分析的要求会非常高，尤其是对计算机算法。一般是用Frequentist和Bayesian的方法去估计已知引力波模板的参数，并不是像传统意义的测量那样直接得到引力波的强度和频率信息。这里需要注意：任何测量都是一种拟合，但拟合不一定是测量。Frequentist的方法就是最大似然函数的估计方法，算法构建较为复杂，由于只关心某几个参数的最大似然函数，因而计算量不大；Bayesian方法基于“存在一个先验概率”的假设，简单粗暴，但需要对每一个参数做积分，计算量会非常庞大。不管怎样，对于一个完整的引力波证认，两种方法缺一不可。因此，引力波探测是一项非常困难的工程，如果能找到，那将开启天体物理学的一扇新窗口，对物理学的研究可能是划时代意义的！
①引力波最低级的辐射是四级辐射这比电磁波（最低是偶极辐射）的接受装置复杂点，而且能观察到的效应比较微弱。②球形天体自转不产生引力波，尽管天体不是标准球体，但这意味着只有质量大，自转高的天体自转能够有效辐射引力波，但引力波辐射功率较大，会很快（几年内）消耗转动动能使自转下降，使得引力辐射功率减小。③天体公转会产生引力波，但现在发现的公转天体大都是太阳系内天体，引力辐射损失能量还不到其他原因损失能量，无法观测。④双星系统能够辐射引力波，辐射功率依赖天体质量和相对距离，质量越大、距离越小，功率越大。能够作为理想的引力波波源。显然容易观测的天体都不适合距地球太近，到达地球的能量太少，故不易观测到。
