為什麼引力波探測過了 11 小時才定位了中子星源？引力波不是和電磁波一樣傳播速度嗎，其中時間差何來？

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引力波發現後 2 s 內就探測到了 gamma 爆，但是源的定位確實是過了近半天之後

第一手資料已經被黃博士給出，證明是Ryan Foley團隊通過ds9 blink圖像比對發現的。這效率…

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其實光學波段尋找很快的，真正發現時間就20分鐘左右。這次雖然Fermi望遠鏡和INTERGAL望遠鏡極為幸運的在引力波之後２秒就收到Gamma光子，不過它們的指向精度很差，不能定位。而X射線由於射線束沒指向我們的原因，在最開始幾天根本沒信號，射電望遠鏡更是一開始沒幾個這個波段的光子。哈勃又是著名的小視場，不適合這種巡天。最後的發現任務還是得靠地面光學望遠鏡！

引力波這次的定位精度縮小到31平方度，對於一些巡天的望遠鏡，這個天區一天來回掃一遍都沒問題。特別是根據引力波強度，又推算了大概距離(32~48Mpc)，限制了觀測的星係數，大概目標有50個左右，每個目標都可以按列表順序掃一遍，NGC4993是Swope望遠鏡列表中的第12個。平均每個目標掃了60秒左右，由於千新星很亮，所以很快就被辨別出來。

但是此次的發現過程仍然充滿戲劇性，做天文的都知道，太陽是地面光學天文最大的敵人。令人遺憾的是，NGC 4993在8月17日離太陽非常近，而且又在南半球天區，所以北半球的大望遠鏡入夜後基本上NGC4993的airmass(大氣光程，近似可以認為是天頂角餘割值，大於2之後不適合觀測) 都大於２甚至根本看不見，南半球能觀測的地點是南非，澳大利亞，和智利，但是觀測條件很苛刻，只有日暮之後２個小時內airmass小於２。當引力波發生時，澳大利亞此時當地時間是16日23時４1分，而NGC4993已經在21時下落。南非當地時間是下午14時41分，根本沒法看，智利當地時間是早上９時41分，此時太陽還高高掛著呢。

等到確定基本的源開始通知時候，南非和智利的望遠鏡收到消息先後開始觀測，但是南非的大望遠鏡擅長深空長時間觀測而不是這種快速巡天，效率較差，小望遠鏡則運氣不佳。而智利這邊的一大批望遠鏡中，Swope望遠鏡特別擅長這種巡天搜尋，等10個小時過後，智利當地時間19時13分，天空足夠暗時立馬馬不停蹄的開始觀測。發現對應體的時候是當地時間19時33分，僅用了20分鐘就找到了，此時airmass已經是1.5．如果一兩個小時後仍然找不到，NGC4993就會落下而不能觀測，那很可能就會被澳大利亞和南非的鏡子搶先了！事實上，10分鐘後就有其他望遠鏡，比如智利的DES望遠鏡獨立發現了它！～（參見評論中大神）

Swope 望遠鏡當天Airmass 如下圖：

北半球望遠鏡就慘多了，夏威夷望遠鏡群北緯就19度，但是剛入夜airmass一開始就２點多，就這樣Keck望遠鏡還是有觀測數據，估計背景雜訊很厲害吧。至於中國本土的望遠鏡群基本上應該什麼都看不到。

NGC4993屬於離我們極為近的星系之一，紅移就0.0098左右，Swope望遠鏡就喜歡觀測這樣的近鄰星系。這個望遠鏡直徑就１米，在1970年代算大望遠鏡，但是現在天文學界４米的鏡子都算中小望遠鏡了，所以這個鏡子就被冷落。於是它改行了，設計成專門觀測附近的瞬變體，特別是尋找近鄰星系中超新星的望遠鏡，所以它的數據處理極快，天區資料和演算法很成熟，由於超新星和千新星的發現比較類似。所以短短20分鐘就找到了。。。於是這個望遠鏡就拔得頭籌，真是交了好運！可見即便在今天，天文學家拚命追求高富帥型8米以上望遠鏡的大環境下，較為屌絲點的小望遠鏡依然能夠通過發揮自己特長，做出不亞於大望遠鏡的貢獻。

哈勃望遠鏡4月28日拍攝的NGC4993與Swope望遠鏡8月17日拍攝的照片對比

引用：

Swope Supernova Survey 2017a (SSS17a), the optical counterpart to a gravitational wave source

今天K所開會，剛好有涉及引力波，因為作業太多，沒時間看論文，具體的信息我也不是非常清楚，就簡單說說聽到的信息和自己目前了解到的信息。
第一個問題是為什麼十一個小時以後才定位到中子星源，其實並不是的。首先，在引力波發生以後的2s，Fermi望遠鏡就探測到了一個譜比較軟的短伽馬暴，基本就可以確定位置了。至於LIGO，LIGO在探測到後的5分鐘後程序計算髮現了探測到了可能的引力波，後續給出了大致的天區範圍。LIGO就將信息通過內部渠道傳給了有合作的40多個望遠鏡，這時候剛好是非洲處於黑夜對著源的位置，一台不足1m口徑的望遠鏡佔了先機，對源就行了觀測，發現有個亮點。
第二個問題是為什麼引力波比伽馬暴提前2s，這個主要是理論限制。現在的伽馬暴理論認為並和後，或者對於長伽馬暴可能是沃爾夫拉野星坍縮，這些過程會生成一個火球，之後才會形成伽馬暴。物理過程很複雜，這1.6s就可能是那個時間差。具體模型可以看看wiki的介紹，手機打的不是很方便。
還有一些其他的發現我就簡單說一說：
1.最重要的一個發現就是發現了kilonova。並和產生大量的重金屬元素，證實了你手上的金子可能都來源於中子星對撞。這個模型最初是P大K所李立新老師提出來（今天看到老師滿臉笑容），如今終於被證實了。還有一個模型，也就是華師俞雲偉老師（利益相關，本科導師）的mergernova模型不知道有沒有被證實。也因為引力波被發現，arXiv這幾天一天會多出100-200篇論文（科研民工的力量是強大的），感覺ApJ,MNRAS和AA的編輯們都沒辦法睡覺了。李立新老師那篇論文，引力波公布之前那一天引用率是298，昨天刷一下就變成了412，而實際上發表的前幾年引用率不過10（這告訴我們一個道理，要去一點偏沒人做的東西，萬一哪天火了，成為行業里指導論文怎麼辦）。還有就是可憐的徐仁新老師，自己做了十幾年功夫的理論被否定了，感覺他現在已經開始自我麻痹了。
2.證明短伽馬暴與雙中子星並和相對應的理論是正確的，但是實際上理論預言與觀測值有差別。理論認為會是一個硬的伽馬暴，而實際上是一個偏軟的伽馬暴。中國剛剛發射的一個高能望遠鏡，好像叫「音叉硬X」（修改為「慧眼」，這裡錯了），並沒有看到，也只有Fermi能段稍低探測到了。
3.中子星狀態方程得到了一定的限制。這是一個非常重要的事情，幾乎是困擾了快一個世紀的事情，我們還需要更多的源去繼續限制中子星狀態方程。並且希望LIGO能繼續提高靈敏度，可以讓我們了解並和的產物（是中子星還是黑洞）。
4.天文學如今又多了一隻可以用於探測的眼睛，那就是引力波。
手機打字不方便，就寫這麼多了。

簡單來說這種timedelay有四種來源

1）central engine

對於prompt emission，也就是fermi最先探測到的，延遲可能來自於gamma ray的產生機制。只有在光學厚度小於1的時候，噴流產生的gamma ray才能被看到。光學厚度等於1的位置被稱為光球，對應光球半徑 $R_p$ （photospheric radius）。但是噴流從產生到光球是需要時間的 $Delta t=R_p/(Gamma^2c)$ ,這裡 $Gamma$ 就是噴流的洛倫茲因子。一般來說對於短伽馬暴（sGRB），這個時間小於兩秒。

2）off-axis效應

如果噴流不是正對地球的話，簡單的洛倫茲換回給出一個time delay，同時多普勒效應會導致紅移。這也就是為什麼Fermi在2.2秒之後才看到gamma輻射，但是仍然歸類於短伽馬暴。因為噴流可能不是正對我們。另外的證據就是，這個伽馬暴與我們的距離比其他的都要近，但是gamma波段卻更暗。

3）afterglow（餘暉）

噴流內部會形成兩種激波：forward shock和reverse shock。顧名思義，forward shock是向外傳播的，也是gamma ray的主要來源。在central engine（CE）的驅動下，噴流加速，但是到達一定位置之後由於距離CE較遠再加上與星際介質的相互作用，激波開始減速。這也就是觀測得到的光變曲線先隨時間上升，到達峰值然後下降。同時gamma波段變暗，然後光學，紅外，射電變亮。簡單來說就是說長波的峰值要晚一些（並不絕對）。

比如，不同波段的光變曲線可能是這樣的

4）LIGO剛收到引力波信號時其他望遠鏡不可用，這也是沒辦法的事情

比如沒接到alert，（空間望遠鏡）剛好在地球另一面，光學望遠鏡剛好是大白天。。。

請看各波段的時間軸

所以，加強各望遠鏡，探測器之間的信息共享也是多信使天文學未來的一個方向。

明明是幾乎同時探測到伽瑪射線，光學探測是因為引力波和伽馬射線都沒有指向性，分析數據縮小範圍然後上光學望遠鏡慢慢掃，11小時算快的了

這個說了大致的事情經過和縮小範圍的原理，挺清楚的了

請不要傳謠造謠
官方說法是【不到2秒之後，美國宇航局費米空間望遠鏡（Fermi）的觀測到了一個伽瑪暴信號（GRB170817A）。】
至於為何有一秒多的延遲，除了電磁波產生機制略後於引力波外，還有就是二者傳播的性質不同。
伽瑪射線在上億光年的傳播途中，穿過大量稀薄星際氣體和塵埃雲因而被減速（電磁波在透明介質中的速度小於真空中的速度），而引力波由於是空間本身的扭曲振動，所以不容易受星際物質影響，才會稍稍提前到達地球。

題主可以參考一下這個問題

雙中子星合併的過程以及餘暉持續的時間有多久？為什麼不同波段的餘暉持續時間不一樣呢？

引力波的峰值是在合併前的瞬間釋放出來的，然後才是電磁波。但是電磁波因為餘暉產生機制的不同，各自強度的峰值也不同。

gamma 射線來自於接近光速的噴流，最先發生，峰值在幾秒鐘。然後是 X 光

之後，就是中子星表面的物質被拋出之後，發生衰變，加熱周圍的物質，形成的「千新星」，是熱輻射。物質慢慢冷卻，峰值的波段隨時間推移紅移，從紫外到可見到紅外。

發現疑似引力波信號後，如何最快的鑒別出信號來並向其他天文台發出預警，是未來多信使天文學需要面對的挑戰之一。

花了11個小時處理數據、找人、在可見光波段搜索目標吧？引力波和伽馬射線爆的定位精度很低，只能划出大概的區域，就是報道裡面在天球上畫好多塊區域找相交部分那個圖。然後要用光學望遠鏡一個一個星系放大拍照對比圖片，從成堆的星星裡面挑一個新出現的。

另外不排除星際介質折射率導致可見光傳播速度偏低的可能性，無線電信號過了十幾天才到。

探測到信號應該間隔很小，而對數據進行分析，過濾干擾，進行定位，然後複核，最後定論到公布結論，應該會用挺長時間，作為一個經常數據分析的人，這是我的猜測

我拿手電筒照你，你看一眼就知道我在哪裡。

你閉上眼，我在遠處跺一腳，現在請根據地震波來分析我的位置。

x射線和無線電波分別是9天和16天後才探測到。我讀到的解釋，不知道有沒有人可以幫忙翻譯：

https://news.nationalgeographic.com/2017/10/gravitational-waves-discovered-neutron-stars-pictures-science/

In a First, Pictures Show Gravitational Waves Being Born

it took longer than expected for x-rays and radio waves to hit detectors following the blast.

That could mean the jets of high-speed radiation sent out by the explosion were not aimed directly at Earth, and were instead slightly off axis, says Daryl Haggard of McGill University, whose team used the Chandra X-ray Observatory to spy on the merger.

Or, it could mean something more complex is going on. Perhaps, Kasliwal suggests, a cocoon of energetic debris thrown off by the explosion has choked whatever jet was initially produced

探測的時間是很短的，但總結報告，各個國家科研部門的交流的時間就很長了。說實話11個小時，他們工作的效率已經相當高了。

我認為是那個區域過來的光子因為引力透鏡的原因有的光子光程變遠了，到達的時間也就慢了。

因為探測到引力波信號通過驗證確定是真信號以後先要等pipeline（不知道怎麼翻貼切= =）計算，算出一些基本參數（質量，距離等）和天圖（sky map），這裡LIGO還要等VIRGO的結果因為這次信號源在VIRGO的盲區里他們沒有探測到信號是LIGO和Fermi通知的，然後結合Fermi的天圖加上VIRGO的對應盲區最後確定了一個大約30平方度的可能區域，然後EM（電磁波）合作者根據各或公開或私有的星系目錄搜索對應區域里已知的星系，根據各自的策略一個一個觀測直到發現counterpart(伴生電磁波信號)，每個天文台本身是有觀測任務的，接到GCN通知之後是要停掉現在觀測重新安排針對counterpart的搜索的，有的可能還要先提出申請然後批准，雖然遇到這種事沒人會不批啦什麼都先停掉了，只是這些都需要時間。而且當時由於地球晝夜分布以及太陽位置等原因好像只有智利的一些望遠鏡可以進行有效觀測，所以雖說有70個天文台參加了後續觀測，但當時搜索來源時能加入的望遠鏡不多，最終有6個天文台相繼獨立地觀測到SSS17a——雙中子星融合後的千新星。LIGO內部稱之為the six，後來要發paper的時候沒少因為它們鬧出問題，尤其其中有幾家有成員也是LIGO成員，吵了好久，本來原定是10月6號開發布會的，後來一直達不成共識，又因為趕paper時間太緊所以推遲到16號了。

哪是不是能說引力波的傳播速度和電磁波的傳播速度是一樣的，這向大統一理論理論又前進了一步。

因為引力波和中微子是不會被阻擋的，而電磁波會。

首先不是專業人士其次不同意高贊答案但我說的有漏洞的話請指出來我說的比較通俗哈。

他們的確花了11小時定位但檢測是直接檢測到了
為什麼花了一個小時呢？因為那兩顆中子星一千三百多光年遠。這是什麼概念？一秒鐘光可以繞地球八圈，光一年的的距離是一光年。
宇宙這麼大，我們只能用排除法來找出來那顆星星在哪。
在全球各地有一些專業設備在那個時候是開著的。這些設備的名字我不記得，但我記得每一個設備都是檢測不同EM波點的並且能檢測出來中子星的範圍。這幾個設備檢測出來的範圍的疊加點就是中子星的地點。
疊加點裡大約有100多個星星，
繼續排除，
最後得到準確定位。

剛看了一下上面回答有好多扯的…
還有答中答也是……
這次檢測我們檢測到了所有的EM波
包括光波，紫外線紅外線x光波gamma波…等等都檢測到了，所以很振奮人心

題主能翻牆的話我待會找一下source發給你。