如何理解 LIGO 探測到的來自雙中子星合併的引力波事件 GW170817？

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更新：官方公布，這次的引力波信號來自 1.3 億光年外的雙中子星合併事件 GW170817，併產生電磁對應體。這兩顆中子星分別具有 1.6 倍和 1.1 倍太陽質量。發現引力波信號後，全球 70 多台地面和空間望遠鏡跟蹤了這一雙中子星合併事件。
背景知識：中子星合併會有多大的威力？

如何在一分鐘內了解這則新聞的核心意思：

（視頻中第二段表現了全球光學天文台如何對引力波事件進行後續觀測的，這個可視化是我自己寫代碼做的，全球獨家）

接下來是文字版。前面是10月16日新聞發布會時的更新，後面是關於Nature劇透的原始答案。

第一部分大新聞懶人包

1、到底發現了啥？

簡單說，一次引力波事件。

而且是跟以前所有幾次引力波事件都不同的一次。

以前幾次，都是雙黑洞併合。併合完，還是黑的，啥也看不著。

這次是雙中子星併合，併合完，火光衝天，宇宙里的文明都看到了。

2、為啥天文學家這麼興奮？

同上，因為倆中子星併合完不是黑的，能看到。

所以所有聽說了這事兒的人，只要有自己的望遠鏡，都拼了老命想要去看一下。

而且，基本上大家都看到了。

據不完全統計，全球一共有70架以上的各種天文望遠鏡參加了觀測，這些觀測覆蓋了整個電磁波段：光學、紅外、紫外、高能、射電。

以下動畫展示是引力波事件發生後第一天之內，全球各地光學望遠鏡跟進觀測的情況。

南美、夏威夷、澳洲、南非、西班牙……全球所有頂級天文台都像瘋了一樣。

（製圖：我。氣泡最終大小跟望遠鏡口徑正相關，顏色與所使用的濾光片波段相關。）

從東向西，隨著黑夜降臨在一個個大陸，各個天文台一波波的開工，接力完成了對這個事件的跟進觀測。

注意南極也有一個小光點！是什麼看下文 5。

3、這事對天文學有啥意義？

最大的意義是：引力波和傳統天文學終於成功的並肩作戰。

從今以後，「引力波」領域，終於毫無疑問的成為天文科學的一員。

在此之前，射電天文學的加入，讓光學和射電成為天文學的兩架馬車；空間望遠鏡的加入，讓電磁波的全波段天文時代降臨；宇宙線和中微子的加入，又讓我們看到了「多信使天文學」時代的曙光。

然後，我們看到了引力波。

如今，我們用引力波和電磁波一起看到了一場宏大宇宙煙火的前後全貌。

一個新的時代——多信使天文學全面開張的時代——來了！

4、這事對普通人有啥意義？

愚蠢的人類終於知道了黃金怎麼來的。

（如果你還不知道，往下看）

5、中國這回摻和沒？

摻和了。摻和了不少。

中國南極天文中心的南極巡天望遠鏡，參與了光學波段的後續觀測。

（攝影：李正陽）

中科院高能物理研究所的「慧眼」X射線望遠鏡（HXMT），參與了伽馬射線波段的後續觀測。

清華大學等單位的研究人員，通過和LIGO組織合作，參與了引力波信號分析。

但對這次來說，主要是前兩條。

第二部分稍微細一點

1、這次的引力波長啥樣？

引力波長啥樣，聽聽就知道了。以下是在雙中子星即將發生併合前，由於相互繞轉頻率不斷提高而發出的所謂「鳥鳴」（Chirp）。請準備好你的重低音耳機！

這鳥鳴聽的好刺激！簡直可以聽一天。

如果你還記得去年剛發現引力波時候的那個chirp，你會發現體驗完全不一樣——那次的只有不到1秒（下面的視頻），而這次在音頻中出現的就有將近1分鐘——實際上，這次LIGO一共探測到了大約100秒！

2、為啥這次探測到這麼長的「鳥鳴」？

一方面因為中子星併合本來就需要比較久的旋進階段，另一方面就是，因為近啊！

人們很早就懷疑短伽馬暴起源於雙中子星併合，此前的短伽馬暴通過查找宿主星系的辦法，也有一些能得到距離的，但通常都極遠，往往在幾十億光年開外，而這次，只有1.3億光年！是最近的一次短伽馬暴！

因為特別近，信號就比較強，前面比較弱的部分就能看到比較多，也就探測到了超長的旋進階段。

3、這次怎麼找到引力波源位置的？

去年只有LIGO兩個站的時候，我們只能大體把引力波源定位在天空中一個大圈上，而今年隨著歐洲Virgo引力波探測器的加入，引力波源定位的精確度大大提高！

如下圖所示，本次引力波事件，GW170817，被定位在了大約31平方度的非常小的天區內！（下圖黃色線條）

在LIGOVirgo探測到引力波之後的短短不到兩秒，費米衛星也獨立探測到了雙中子星併合產生的伽馬暴。

引力波探測器給出的定位結果（綠色），和費米衛星給出的定位（藍色），非常吻合：

但是其實，31個平方度說小也不小。

下圖是後來發現了引力波源的星系 NGC 4993 周圍 3 平方度的天區，藍色橢圓標記出了這裡面所有已知的星系。可以發現 NGC 4993 剛好位於一個星系團旁邊，裡面星系多得很。而 31 個平方度里，星系自然就更多。

一個一個看過去，什麼時候才能找到呢？

雖然有好幾十台望遠鏡參加觀測，能在一天之內就找到，也太快了吧！

——實際上，事情沒有那麼複雜。

LIGO Virgo 在收到引力波信號後，會根據信號強度估計一個距離。這一次他們給出的是40±0.8 Mpc（Mpc=百萬秒差距=326萬光年）。我用這個距離範圍在 NGC 4993 周圍 ~300 個平方度里搜，記錄在冊的星系一共也就21個。考慮到事情發生的時候出於慎重可能會把距離範圍放寬點，但在31度天區中真正需要查證的，也還是只有幾十個星系而已。

下面的視頻完整的展示了這一「大海撈針」的過程。比找MH370容易多了。

4、所以挺好找的嘛？

這得看運氣。

這次實際上有一些好的巧合，也有一些不好的巧合。

不好的巧合是，這次雨燕（Swift）衛星在引力波事件發生時，因為觀測角度的問題，受到太陽的影響，沒有能探測到這起事件。本來雨燕衛星可以根據伽馬暴很精確的給定事件位置的，可以精確到4個角分——這星系直徑都1個角分了，如果能精確到4角分的精度，基本上畫面中就只剩這一個星系了。

好的巧合是——Virgo探測器——也沒看到這起事件。

這算啥好的巧合呢？不是說好了因為Virgo的加入，可以改善LIGO的定位精度嗎？看不著改善個毛線啊！

還真是因為看不著所以能改善的。

Virgo在全天的靈敏度是有一個四極分布的：

紅的部分靈敏度高，藍的部分靈敏度低。全天大部分地方靈敏度還可以，但有幾個小區域不太好，是Virgo的「盲區」。

這次很湊巧的是，事件剛好發生在Virgo盲區附近，所以Virgo本來應該能看到，但卻啥也沒看到，剛好說明事件應該發生在盲區裡面。

所以Virgo反而因為沒看到而立了功。

也不能說傻人有傻福吧反正這運氣也是沒誰了。

再多說一句：2015年9月第一次發現引力波的時候，LIGO剛剛調試完，還沒有正式開機；而這第一次發現雙中子星併合的8月17日，LIGO/Virgo還有一個星期就要結束這個觀測季的觀測。

擦肩而過一次是運氣，擦肩而過兩次——可能是超好的運氣吧。

5、這次看到的引力波源「光學對應體」，長啥樣？

下圖是歐洲南方天文台幾架不同的望遠鏡捕捉到的畫面。雖然畫質高下有別，在星系中心左上邊一點，都看到了同一個小亮點——也就是雙中子星併合之後持續發光的，被稱作「千新星」的現象。（左上角是2014年拍的對比圖，這張上沒有這次的小亮點。）

特別有意思的是，在持續十幾天的不間斷跟蹤觀測中，我們發現這個千新星的顏色會變！

變的越來越紅！

這主要是因為爆炸之後，拋射物的溫度無法維持，在剛爆發的短期內尚且有一些重元素衰變發光發熱，但很快顏色就被降溫導致的黑體輻射峰值向紅端移動而主導了。

6、雙中子星併合具體什麼樣？

前面已經放過併合的一個藝術家想像動畫，下面再放倆科學一點的模擬。

它們展示了雙中子星併合最後幾十毫秒發生了什麼。

（左邊是物質密度的變化，右邊是示意引力波的變化）

兩顆中子星在互相繞轉的最後階段，都在對方引力作用下發生了明顯的變形。相接觸的瞬間，整顆星體瓦解，大部分物質融合在一起成為了新的中心天體，要麼是大質量中子星，要麼是黑洞。還有不少物質在解體中拋向空間。這些富中子物質會形成大量富中子的不穩定同位素，並通過衰變釋放出大量輻射，這一過程的光度可達一般新星事件的千倍，所以這個現象被命名為「千新星」。

千新星事件雖然不是第一次被看到，但結合了引力波和電磁波全波段觀測數據的這次事件，讓我們可以更透徹的研究「千新星」事件到底是怎麼回事。

7、所以黃金到底怎麼來的？

上一段說了，中子灑出來之後，會產生很多所謂富中子的不穩定同位素，也就是說很多原子核中包含大量中子的元素，這些中子會迅速衰變成質子，產生大量原子序數（即原子核中的質子數）較高的重元素，其中就包括金。

先前人們曾經認為重元素主要由超新星爆發產生，但後來發現超新星爆發不是一個足夠有效的機制，於是雙中子星併合被寄予厚望。

8、中子星？夸克星？

我們一直說「雙中子星併合」，但實際上對於中子星是不是「中子」星，在天文學界是有爭議的——一部分理論學家認為，這些緻密天體可能是由更基本的粒子夸克組成的，應該被叫做「夸克星」。

檢驗這種緻密星到底是由「中子」還是「夸克」構成，最直接的辦法應該是去測量星體的質量和半徑。因為夸克星原則上會更緻密。但是這些緻密星太小，用我們現有的觀測手段很難給出精確的測定。

另一種思路，就是利用雙星併合時的現象——前面說了，「千新星」這種現象只有在富中子的環境才能發生。而大量的中子來自於中子星，所以如果我們在雙緻密星併合後能看到「千新星」現象，說明這些緻密星的本質應該是中子星，而如果看不到，則更有理由傾向於夸克星的假說。

就這次的觀測證據來說，「中子」星一派佔據了上風。

9、這次事件還告訴我們什麼

還告訴宇宙膨脹有多快。也就是測定了哈勃常數。

一方面，引力波觀測可以通過接收到引力波的強度，算出源天體的光度距離；另外通過源天體所在的星系紅移的測量，我們知道它的退行速度。結合起來，就算出了宇宙膨脹有多快。

當然這一次事件給出的測量精度還沒有比我們此前已經獲得的結果更好，不過隨著未來類似觀測的積累，引力波與電磁波的聯合觀測還是可以給出越來越精確的，對宇宙膨脹速度的獨立估計。

10、仍然未解的迷

我們不知道併合後形成的是中子星還是黑洞。

我們認為中子星的質量有個上限，叫做奧本海默極限。超過了這個極限，中子星就會坍縮成黑洞——但在理論上，這個極限究竟是多少，還有爭議。爭議的原因就是上面7中所說的，理論學家對中子星的具體構成有不同的見解。而我們通過引力波的觀測知道了系統總質量為2.74個太陽質量，剛好在「爭議區」，於是無法判斷這是不是足以形成黑洞。

11、小望遠鏡的威力

在這次全球觀測天文學家的大聯歡中，小望遠鏡發揮了功不可沒的重要作用。

率先在星系 NGC 4993 中找到引力波光學對應體的，是歐南台的 Swope 望遠鏡，口徑1.02米。

要知道在專業天文學界，1米口徑是相當小的光學望遠鏡了。

而更讓人驚訝的是，這次還有很多台40~60厘米的超輕量級望遠鏡加入戰鬥——這對天文愛好者來說可能還算是鎮宅之寶，對專業天文學來說，有點玩具的意思了。

甚至，盛會中還有一個口徑25厘米的 TAROT 望遠鏡。（下圖右下）

不過這些「玩具」其實近年來越來越多出現在專業天文學的一個領域：時域天文學。小望遠鏡有很多優勢：成本低，方便大規模採購投放；通常視場範圍比較大，結合數量優勢，可以快速的開展大面積巡天——這正是搜尋引力波光學對應體所必備的能力。

系外行星搜尋、超新星搜尋、微引力透鏡搜尋……還有很多有趣的科學領域，是小望遠鏡能夠一展身手的地方。

12、歐南台的「艦隊」

在看本文圖一那個動畫的時候，有沒有被智利北部密集的光點嚇到？

（圖為歐南台所屬智利 La Silla 天文台）

歐南台在新聞中用「艦隊」來形容自己的望遠鏡們——這支艦隊，不只有8米、10米級的「航空母艦」，更有一大堆4-6米級的「巡洋艦」、2-3米級的「護衛艦」、1米級以下的「保障船隻」，乃至其他波段的「協同軍種」，共同構成了令人望而生畏的歐南台艦隊。

下圖展示了歐南台參與本次聯合觀測的部分「大船」。紫外、可見光、紅外、射電，都有。

說實話，看歐南台在智利下餃子，再看看國內這幾台望遠鏡，還真有點20年前看中國軍隊的那種望穿秋水的感覺。尤其是看到歐南台里還放著很多日本、韓國等國家的望遠鏡，真希望中國也能在這樣世界上觀測條件最好的地方有自己的望遠鏡。

幸好這次還有南極巡天望遠鏡和慧眼衛星給中國撐場子，不然真的是毫無臉面了。（中國本土的望遠鏡都因為目標源太靠南，而且太陽離得比較近，所以在天黑同時天體就落了，所以不可能進行光學的觀測。FAST能覆蓋的天區範圍也不包括這個源。）

希望中國天文的盛世，早點來吧！

@周恩平 @王善欽等同學的指教對此文有很大貢獻。

（以下為第一稿回答）

圈裡已經炸了。瘋傳。所有人都在議論這件事。

目測周一大新聞出爐後，會掀起不亞於第一次引力波事件時候的輿論巨浪。

瑟瑟發抖。

有Nature新聞官方傳謠打底，這次大概是個什麼事圈裡都已經能猜到了。不過基於自媒體的職業操守，我現在並不能利用我手頭已經掌握的保密資料對外發言，我先羅列一些網上大家能看到的東西。

我知道肯定有些坐享其成的同學懶得去看那篇Nature新聞，我先大概編譯一下這篇官方謠言的主要內容（包含一些我隨手附加的解說）。

這篇謠言發表於今年8月23日——當時我還沉浸在8月21日美國日全食的亢奮與車馬勞頓中，所以當時完全沒注意到這則消息。

文章說，此前美國的LIGO（以及後來加入的歐洲的Virgo）一共看到三次引力波事件，都是雙黑洞併合，不過我們還期待看到另一種類似但不同的現象：雙中子星併合。看起來它們都是緻密天體的旋進併合，從引力波的角度來說（至少對外行人）看起來是很像的——頻率不斷提高的一聲「鳥鳴」。不過它們之間有一個最大的差別，就是黑洞併合時，真的是黑的，沒有電磁波會發射出來；而兩個中子星併合時，會在電磁波段釋放出巨大的能量，從而可以在傳統的電磁波望遠鏡中探測到這起事件及之後的餘輝——意思就是說，會發光。

引力波固然很火、固然能拿諾獎，但當下能找到引力波的也就LIGO和Virgo；其他人要想一起玩耍，只能用原來手頭有的，主要是電磁波望遠鏡來進行跟進觀測。

所以自從第一次發現引力波事件以來，在可見光、射電、高能等電磁波段跟進LIGO/Virgo引力波事件，看看預測的方向上有沒有電磁波段的新的小亮點，成了天文學界競相爭奪的一個聖杯。

今年8月18日，德克薩斯大學奧斯丁分校的J. Craig Wheeler開了造謠傳謠的第一槍，他在國外某個不存在的微博類網站說：

一小時後，華盛頓大學西雅圖分校的Peter Yoachim在同一個網站上說，這個引力波源的光學對應體位於 NGC 4993 星系中，這是一個位於水蛇座的星系，距離1.3億光年。他還說「初步判斷是雙中子星併合」。

LIGO是一個有著嚴明紀律的國際合作組織，這樣私自發布消息、不顧組織紀律的行為很快就被請喝茶了。之後這兩位仁兄要麼刪除了推文，要麼言辭含糊的道了歉。

但謠言既然已經傳開，就擋不住好事者的刨根問底。

通過查詢公開資料，人們很快發現，在他們發表推文的那幾天，世界上很多重要的望遠鏡都指向了同一個天區——正是Yoachim所說的 NGC 4993 所在的天區。

例如，8月17日，美國的天文衛星費米望遠鏡（Fermi）的伽馬暴監測器觸發了一個伽馬暴事件：GRB 170817A（監測報文）。

伽馬暴是宇宙中極端高能的劇烈事件產生的天文現象。雙中子星併合是可以觸發這種事件的現象之一。

再如，哈勃空間望遠鏡公開可查的觀測申請顯示，有人申請了8月22日和29日的4段觀測時間，用來觀測由「雙中子星併合」帶來的「紅外輻射」。申請中還順便解釋了這輻射的來源：雙中子星併合時會通過 r 過程產生大量重元素，這些元素的放射性衰變可以通過紅外輻射來檢驗。

而該觀測申請的目標，正是 NGC 4993。（哈勃望遠鏡觀測申請）

天文博客「黑暗之中」8月23日的一篇博文 LIGO, Leaks and NGC 4993 中，提到錢德拉X射線天文台也在8月19日對這次事件進行了觀測，這次事件在錢德拉的網站上被記做「SGRB170817A」——SGRB是短伽馬暴的意思。

Nature 新聞說，歐洲南方天文台甚大望遠鏡（VLT）、阿塔卡馬大型毫米亞毫米波陣列（ALMA）這兩台世界頂尖的光學及射電望遠鏡，也在8月18-19日對 NGC 4993 進行了觀測。

8月25日，是LIGO/Virgo這個「併網發電」的觀測季的最後一天。當天，Nature 新聞在它「傳謠」的頁面上追加了更新：LIGO/Virgo 合作組織發布了一則看起來像是對這些「謠言」的回應，全文翻譯如下：

我們在LIGO和Virgo數據中初步指認出一些非常有希望的引力波事件候選體，並且和天文觀測合作夥伴們共享了已知信息。我們在奮力工作，來確保這些候選體是確鑿的引力波事件，但我們需要時間來評估置信度，在那之後我們才能把結果向科學界及社會大眾公布。我們會在有消息後儘快讓各位知曉。

截至目前，引力波圈子的同仁們還是很有職業操守，沒有隨意向外散播這個大家早已心知肚明的消息。

奈何 Nature 這麼愛八卦啊。（沒錯我的意思是這鍋我可不背……）

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編者按：

10月16日晚，全球天文學界聯合發布一項重大發現：人類首次直接探測到了由雙中子星併合產生的引力波及其伴隨的電磁信號。用天體物理學家張雙南的話來說，「人類不但聽到了天體結合發出的美妙歌聲，而且也看到了它們相愛迸發的煙花！」

從此，在浩淼的宇宙面前，「人類終於耳聰目明了」。

從愛因斯坦預言引力波到一百年後科學家接力發展高精度探測技術，在最近的兩年間連續數次、不僅「聽到」、而且「看到」引力波的存在，一切皆如預言般精準和完美，這是人類智力運行的巔峰之作，一首科學的讚歌。

在這項創造天文學歷史、具有人類學意義的重大發現中，我們也看到中國科學家躋身在列，做出了重要工作。其中不僅有一直沒有缺席引力波探測國際合作的清華大學LIGO工作組，而且，剛剛發射運行的中科院「慧眼」天文衛星在同一時間觀測到了此次引力波事件，並迅速發布了觀測結果，110位慧眼團隊科學家由此加入全球將近一千個單位的三千多位作者聯合「寫作」的歷史性論文中。中國南極巡天望遠鏡也在同時捕獲此次引力波事件的光學信號，相關分析結果發表在中國期刊《科學通報》英文版Science Bulletin上（詳見文末報道）。

撰文 | 呂浩然

北京時間2017年10月16日晚10時，LIGO-Virgo科學合作組及全球各主要天文台同步發布重大天文學發現：首次直接探測到了由雙中子星併合產生的時空漣漪——引力波及其伴隨的電磁信號，正式編號——GW170817。

此次發現也標誌著人類歷史上第一次使用引力波天文台和其它望遠鏡同時觀測到了同一個天體物理事件，開啟了期待已久的多信使天文學的新窗口，引力波天文學也為理解中子星的性質提供了電磁天文學單獨所不能實現的新機會。

據悉，此次發現是由位於美國激光干涉引力波天文台（LIGO）分別位於華盛頓州的漢福德及路易斯安那州的利文斯頓的兩台探測器和位於歐洲的室女座干涉儀（Virgo）引力波探測器，以及來自全球各地的70個地面及空間望遠鏡共同完成的。其中，南京紫金山天文台、清華大學LIGO工作組、中國科學院高能物理研究所等國內多個研究機構組成的科研合作團隊也參與了此次探測。

時間倒流：2017年8月17日，一段「特別長」的信號

相較於之前LIGO及Virgo已經探測到的四次來自雙黑洞的引力波信號，此次發布的探測結果在很多方面都有所不同。

時間回到2017年8月17日。

就在三天之前，LIGO-Virgo首次聯合探測到了雙黑洞併合所產生的引力波（GW170814），這是繼Virgo在8月1日加入到合作探測之後的首次捕獲。

北京時間8月17日晚8點41分零4秒，一段很強的引力波信號被定位於約2度寬15度長覆蓋28平方度的一個橢圓的區域（被稱為「誤差橢圓」，看上去大約是一臂距離外一個香蕉的形狀和大小）的一台LIGO探測器捕獲，從而實時反饋到了LIGO的實時數據軟體中。

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）。

LIGO-Virgo的分析軟體通過比較兩信號得出結論：這不太可能只是一個巧合！另一個自動分析結果表明：另一個LIGO探測器也探測到了一致的引力波信號（GW170817A）。值得一提的是，此次的引力波信號在兩個LIGO探測器的頻譜中都清晰可見，但在Virgo中卻不然。這恰恰是空中定位的很重要的一點。

對每個探測器而言，總有某個天空區域，來自那裡的信號不容易被探測到。兩個LIGO探測器中輕易可見而Virgo卻觀測不到的現象也意味著，此次信號來自天空中的某個位置，Virgo在那一刻剛好很難探測到那片區域。這一事實也對後續定位起到了至關重要的作用。

圖1：這些圖顯示了GW170817信號在每個LIGO和Virgo探測器中的頻譜。水平軸是時間，豎直軸是頻率。雙星的「啁啾」信號從左側靠低處開始，提升至右側的陡峭曲線。「短時雜訊干擾」已經從LIGO利文斯頓探測器頻譜中消減，因而並不在圖中顯示。

與之前已經捕獲的4次引力波信號不同，此次探測到的引力波信號持續時間非常長，達100秒之久（之前的信號在LIGO探測器的敏感頻段內只能持續不到一秒的時間），並且掃過了LIGO的整個靈敏頻段——這個頻段與一個普通樂器能產生的聲波頻段幾乎相同。

以LIGO-Virgo合作組的快速引力波探測分析以及費米望遠鏡的伽馬暴探測為起點，世界範圍內的各望遠鏡相繼啟動觀測。

在GW 170817發布警報的時候，其空間位置正對著澳大利亞的上方，但是南非和智利的望遠鏡也同時在觀測。在智利黑夜的最初幾個小時里，Swope望遠鏡在星系NGC 4993里認證出了一個光學瞬變源（SSS17a）；在接下來的兩個星期里，地面望遠鏡和太空望遠鏡組成的陣列從紫外、光學、近紅外等波段追蹤著最初的探測。

而來自中國的「慧眼」衛星也第一時間對這一起引力波事件進行了觀測，守夜的科學家團隊立刻進行了幾乎實時的數據分析。

最終，來自全球各地的70架地面及空間望遠鏡探測到了許多來自這一事件的鄰近NGC4993星系的衰退的光信號。一場關於這場結合使用電磁波（光學）和引力波的「多信使」觀測運動徐徐展開。

時間再倒流：1974年「四選一」，為什麼選雙中子星系統？

1974年，馬薩諸塞大學的羅素·胡爾斯（Russell Hulse）和約瑟夫·泰勒（Joseph Taylor）使用波多黎各的阿雷西博射電望遠鏡發現了著名的赫爾斯-泰勒（Hulse-Taylor）脈衝雙星PSR 1913+16。到目前為止，射電天文學家們已經繪製了40年它的軌道曲線，顯示著這兩顆星體正慢慢互相旋近。在大約3億年後，赫爾斯-泰勒脈衝雙星將會併合，併產生一個類似於GW170817那樣的信號。

那麼，天文學家們是如何確定GW170817出自兩顆中子星併合呢？

就目前已有的探測手段及能力來看，科學家們僅能探測到四種系統併合所產生的引力波：黑洞-黑洞併合、超新星不對稱爆發、黑洞-中子星併合以及中子星-中子星併合。LIGO於2016年2月11日首次探測到的引力波即屬於黑洞-黑洞併合系統產生的。

引力波的波源取決於系統的天體屬性，每個源都會產生不同的引力波信號。重要的屬性包括單個物體的質量、自旋的速度、被擠壓形變的難易度、雙星軌道的大小、軌道相對視線的傾角等等。所有這些屬性結合起來將決定引力波信號的總體形狀、強度和每一刻的變動。引力波天文學家們極盡所能測量信號中的變化，然後反推出天體源的各種屬性。

然而，雙黑洞併合所產生的光學對應體極少，科學家們只能通過LIGO/Virgo的激光干涉探測器探測到引力波，但是相應的光學信號，即光學對應體需要地面及空間望遠鏡來觀測。這也是為什麼今天之前，有人形容人類探測引力波處於「非聾即瞎」的階段：我們能夠「聽到」（能探測到）引力波，但卻看不到（可觀測到）相應的光學信號。

而超新星不對稱爆發所產生的光學對應體只有在它距離地球比較近時（銀河系內）才能觀測到。因此，選定範圍僅剩黑洞-中子星併合與雙中子星併合兩個選項。

最終，科學家們首次利用多信使探測去確認引力波的波源。

圖2：引力波、伽馬射線和可見光的位置。左邊的小格子展示了90%置信區間投影區域，分別來自LIGO（淺綠色），LIGO-Virgo（深綠色），來自費米與INTEGRAL時間延遲得到的三角定位（淺藍色），費米GBM（深藍色）。放大圖展示了宿主星系NGC4993的位置，包括了來自併合後10.9小時的Swope光學發現圖片（右上方）與在併合20.5天前的圖片（右下方）。

所謂多信使觀測是指通過引力波、電磁波、高能宇宙線、中微子中的兩個或多個進行聯合觀測的方法。這次引力波事件也標誌著第一次引力波的多信使探測：同時進行引力波和電磁波探測的成功。

在從引力波和伽馬信號認證出來的空間區域內，世界各地的望遠鏡傾盡全力開展了與源相關的後續觀測。在不同的電磁波波段和中微子渠道上，有許多至關重要的觀測。圖2展示了各類觀測的時間線。多波段的觀測對於這一發現的科學內涵的豐富性居功至偉。

圖3：GW170817，GRB170817A，SSS17a/AT2017gfo發現的時間線，以及以信使、波長和相對於引力波信號時間排列的後續觀測。對於每一個波段或信使都顯示了兩種信息。首先，陰影區域代表了在GCN通告里報告的時間。每行開頭展示著對應的作者。其次，帶圓圈的實線標誌著該源在對應波段至少被探測到一次。圓圈的大小大致由星等校準。

這些觀測仔細監視著信號的頻譜能量分布，揭示著這一特殊的電磁對應體是一個千新星（kilonovae）。此次觀測也堅定地將千新星和雙中子星併合聯繫起來，為「千新星來源於中子星併合階段，通過中子俘獲形成的重元素的放射性衰變的這一一物理圖景」提供了可靠證據。

通過對8月17日探測（觀測）到的信號及光學對應體進行分析，LIGO-Virgo合作組最終得知，雙中子星系統中單個星體的質量在0.86個太陽質量到2.26個太陽質量之間。這些質量值都和目前已知的所有中子星質量範圍相符合，這也是科學家們認為此次引力波事件出自一個雙中子星系統的原因之一。

從GW170817的信號中，科學家們也模擬了雙中子星併合的場景：在兩星併合前的大約100秒，它們相距400公里，卻在每秒內相互環繞12圈。每轉一圈，引力波的輻射就會迫使它們越發接近。隨著軌道的收縮，它們相互環繞的速度越來越快，引力波的強度和頻率也不斷增加。軌道的逐漸收縮過程被稱為「旋近（inspiral）」，而頻率的提升被稱作「啁啾（chirp）」信號。這一過程逐漸加快直到雙星併合而形成單個遺迹。

此外，從此次引力波信號得出的光度距離是40百萬秒差距（約1.3億光年），與NGC 4993星系的距離相符合。

值此，天文界作出了又一重大發現，人類對宇宙的探索與認知向前邁進了一大步。

《知識分子》邀請到了引力波研究相關領域的專家，就此次雙中子星併合引力波事件發表評論：

面對宇宙，人類不再是非聾即瞎

400多年前伽利略發明了天文望遠鏡，從此，遠在天邊的宇宙天體就變成了近在眼前。2016年2月11號美國的激光干涉引力波天文台宣布聽到了兩個黑洞結合在一起發出的聲音，人類也能夠聽到宇宙的聲音了！然而，這一次，人類不但聽到了天體結合發出的美妙歌聲，而且也看到了它們相愛迸發的煙花！耳聽為虛，眼見為實！從此，人類終於耳聰目明了！

整個天文界都沸騰了，難道僅僅是因為欣賞了一場史無前例的音樂會和煙花表演飽了眼福？並不是！從此，耳聰目明的天文學家可以詳細研究中子星內部的物質到底是什麼，真的是一堆中子還是一團夸克物質？用引力波作為「標準燭光」替代超新星，是否會得到一幅不同的宇宙演化圖像？愛因斯坦說了引力波的速度是光速，真的是這樣嗎？一個嶄新的天文學、物理學和宇宙學的交叉前沿研究領域在一片驚呼中就這樣誕生了！

我感到自豪的是，今年（2017年）6月15號發射運行的慧眼天文衛星也參加了這個創造了天文學歷史的全球大聯測！我和同事們那天（2017年8月17號）夜裡用慧眼衛星對這個事件進行了觀測和幾乎實時的數據分析，迅速發布了觀測結果！（我還因為在辦公室打了個盹而小小地感冒了一場！）因為慧眼衛星的貢獻，慧眼團隊110科學家帶著慧眼的結果加入了這個「天文記錄」（全球將近一千個單位的三千多個作者）的歷史性論文。

——張雙南，中科院高能物理研究所所研究員

發現雙中子星併合的歷史性論文的截圖：中國慧眼團隊的作者名單。

發現雙中子星併合的歷史性論文的截圖：中國慧眼團隊的致謝。

最期待引力波探測為暗能量研究帶來突破

雙中子星併合的信號強度本應弱於雙黑洞併合，這也說明此次雙中子星系統距離地球比較近。根據發布的結果，此次的事件距地球1.3億光年，又伴有電磁對應體，信號時間又較長，這對引力波的細節研究幫助會非常大。Virgo的加入也使得合作組可以利用距離效應有效扣除系統誤差。

來自中國等國的望遠鏡的加入，也從光學探測的角度加入到了探測中，對LIGO和Virgo起到了輔助的作用。

還應看到，此次發現系技術進步帶來的天文與物理觀測進展，雖然不可能顛覆已有理論，也不會有新物理產生。但多信使探測手段有助於對天體物理事件做精細的研究，甚至在未來為宇宙學探究打開新的窗口。我最期待引力波探測為暗能量研究帶來突破。

——李淼，中山大學天文與空間科學研究院院長

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忍不住回復一下某些評論：

當你一時看不懂某些科學發現的價值時，或許你的子孫後代會因此而獲益……

前幾天寫的一篇微博。

」黑洞與黑洞併合產生引力波，這類事件現在基本上只有搞引力波的那群人感興趣了。而黑洞與中子星併合、中子星與中子星併合，感興趣的人會遠遠超過搞引力波的那群人。

因為中子星併合後，會甩出一部分物質。這部分物質會產生極其豐富的物理現象。根據最終命運，這些被甩出的物質可以分為兩部分。

其中一部分成為吸積盤（環），與黑洞構成一個系統，產生噴流（速度接近光速），形成時間不超過2秒的伽瑪暴（短暴），噴流掃除周圍物質，會形成x、光學、射電等多波段的餘輝。短暴餘輝直到2005年才被發現（長暴餘輝在1997年就被發現了）。

還有一部分被甩出去的中子星物質會徹底逃逸（速度為光速的0.1到0.3倍，質量為太陽千分之一到十分之一倍），這部分富含中子的物質會迅速形成一團放射性物質（含有大量鑭系元素），這些放射性通過衰變和裂變等過程，釋放能量，將自身加熱成紅熱化狀態，發出紅外線、紅光為主的輻射，類似於超新星，但亮度比超新星低，比「新星」高一千倍左右，因此被稱為」千新星」。千新星在2013年被哈勃太空望遠鏡首次發現，與一個短伽瑪暴同時同地出現（」物理成協」）。我在2015年發表了兩篇綜述，分別介紹了千新星的理論與觀測。

千新星物質掃除周圍稀薄介質，也會產生射電輻射，與伽瑪暴的射電餘輝會疊加在一起。

前些天德州大學奧斯汀分校的著名天文學家J. C. Wheeler放風說，引力波探測器探測到一次中子星併合事件發出的引力波，伴隨的千新星被探測到了。《自然》報道了這個「流言」。儘管相關小組依然守口如瓶，但風暴即將到來，等著吧，快了，我們內部都在討論這事，我老闆說至少還有一篇相關論文還沒被接受，一旦全部被接受，馬上就有新聞發布會。天文界的下一個狂歡即將到來。」

作者：苟利軍 @Flyingspace 黃月

#這次發布會的意義難道不是又一次驗證了LIGO聯合Virgo出品的發布會質量嗎？關鍵還這麼高產#

2016年初，大衛·萊茲曾站在這同一個地方，宣布人類首次探測到了引力波——那時候我們說，多信使天文學新紀元即將開啟。在這一次GW170817的探測中，人類首次同時探測到了引力波及其電磁對應體，這可以被視作引力波多信使天文學紀元真正意義上的開端，在天文學發展史上有著劃時代的重大意義。另一方面，雙中子星合併通常被認為是伽馬射線暴的一類產生源，會產生很多不同的觀測現象，所以綜合引力波、電磁波等多個方式的觀測，我們能夠對中子星這一充滿謎團的天體做出更為詳細的了解。

圖1：人類首次探測到雙中子星合併的引力波以及相對應的電磁信號

圖2：中子星合併產生的引力波和之前黑洞產生的引力波信號持續時間比較圖。此次雙中子星持續了大約100秒，這裡只是展示了50多秒。

圖3：可以看出LIGO引力波信號結束的時間和伽瑪暴的開始時間相差了大約2秒鐘。

正如我們第一次直接探測到黑洞引力波一樣，此次探測到雙中子星引力波也完全是一個意外，而且來得有點早。此前，科學家們根據對雙中子星的了解和LIGO探測靈敏度的分析比較，估計至少要等到aLIGO進一步升級、達到預期靈敏度之後，LIGO/VIRGO才有可能探測到雙中子星合併，差不多至少要等到2019年。人類提前兩年成功探測到雙中子星合併，算得上是一個美好的驚喜了。如果究其原因，除了探測到的這一系統距離我們比較近之外，多方面聯合協作是促成此次成功探測的重要因素。

1、全球協作，鎖定目標

GW170817的探測過程振奮人心、值得一表，比國際刑警跨洲追捕逃犯還要精彩。

2017年8月17日，分布在全球各地的天文學家們獲得了一個消息，LIGO和Virgo探測器探測到了一個持續時間為100秒左右的新引力波信號，其形式與兩個中子星的併合相一致。在該引力波信號到達後大約1.7秒，NASA費米衛星搭載的伽瑪暴監測器（GBM）和歐洲INTEGRAL望遠鏡搭載的SPI-ACS探測器均探測到了一個暗弱的短時標伽馬射線暴，並將其命名為GRB170817A。由於二者時間和空間的一致性，被認為與引力波事件成協（「成協」指兩種現象是相關的）。

在得知這一消息之後，全世界各地的望遠鏡就開始了忙碌的觀測。在不到11個小時之內，位於智利的Swope超新星巡天（SSS）望遠鏡首先在星系NGC4993中觀測到了明亮的光學源，初步確認為其光學對應體，編號為AT2017gfo/SSS17a。在此之後，其他幾個團隊分別獨立探測到了該光學源，從而加以確認。

在接下來的幾個星期之內，天文學家動用了世界上最為先進的一些望遠鏡，比如錢德拉X射線空間望遠鏡（Chandra X-ray Telescope），哈勃空間望遠鏡，位於智利、口徑達到8.4米的甚大望遠鏡（Very Large Telescope），還有亞毫米波段靈敏度最高的阿塔卡馬大型毫米波陣ALMA等等，對該區域開展了緊鑼密鼓的觀測。這些觀測對這一災變性事件提供了從併合前約100秒到併合後數星期的全面描述，最終證實了科學家的很多猜想：NGC4993星系中的兩個中子星併合，產生了引力波、短伽瑪暴暴和千新星。

圖4：（左）歐南台幾個不同望遠鏡看到引力波源對應的光學圖像。（右）哈勃望遠鏡在不同時間觀測到的圖像。

此次探測堪稱全球協作的一次完美體現，不過，就像大衛·萊茲在發布會上所說，NASA費米衛星伽瑪暴信號的探測使得此次LIGO探測大放光彩。儘管引力波信號先於伽馬射線信號產生，但有趣的是，NASA費米衛星發送的探測信號要早於LIGO團隊的信號。原因在於，NASA費米衛星的伽瑪暴監視器在探測到伽瑪暴信號GRB170817A之後，自動向GCN系統發送了相關警報。然而，LIGO的自動數據分析就耗時約6分鐘——科學家們先是在LIGO漢福德觀測站幾乎同一時刻的數據中，找到了一個引力波事件候選體GW170817，發現此引力波早於GRB170817A兩秒發生，LIGO-Virgo快速響應團隊隨後手動檢查了數據，才向其簽訂合作協議的組織發布了警報。之後，科學家又進一步在歐洲INTEGRAL衛星的觀測數據中確認了伽瑪暴信號的存在。本來平淡無奇的伽瑪暴信號，因為與一個很強的引力波候選體同時存在，一下子引起了整個天文界的觀測興趣，此天區也成為了一個熱門的觀測對象。

在9月底的第四次引力波發布會上，姍姍來遲的VIRGO已使得LIGO探測器的空間定位範圍從1160平方度收縮到100平方度，二者協同合作，將空間位置的精確性大大提升。如果進一步利用貝葉斯統計方法對所有可能參數進行估算，空間定位將進一步縮減至60平方度。這樣一來，空間定位就足足提高了將近20倍。在這次的雙中子星事件中，三個探測器最終將產生源定位於一個28平方度的範圍之內。正因空間定位準確性大大提高，電磁波段所探測到的空間確認才成為了可能。

圖5：目前探測到的5次引力波空間定位比較圖，黃色是最新的引力波GW170817確定的引力波源所在的區域。

聯合觀測的另一個重要意義是快速反應。無論是費米觀測到的伽瑪暴，還是LIGO/VIRGO看到的引力波，持續時間都非常短暫，所以需要其它天文台和觀測者立即對於可能區域進行後續的追蹤觀測，這就需要某個系統即時通知可能的位置信息。

對於伽瑪暴而言，在上世紀末BeppoSAX衛星在軌工作期間，網路已經興起，NASA建立了一個伽瑪射線暴協調網路（Gamma-ray Coordinates Network, GCN）的郵件系統；一旦某個衛星探測到伽瑪暴信號，將會以最快速度把伽瑪暴的位置信息發送到此系統中，凡是訂閱了該郵件系統的人都能夠即時收到提示，以便開展可能的觀測。此次費米觀測正是利用此系統，將觀測信息以最快的速度通知給了全球的很多組織，隨後才有眾多望遠鏡紛紛加入觀測。當然，對於LIGO/VIRGO組織而言，為了保證其可能的後續觀測，他們與全球近70個觀測組織（中國有將近10個組織）簽訂了備忘錄合同，一旦引力波信號被探測到，也會通過其特有的渠道傳遞相關信息。

2、比雙黑洞合併更美的雙中子星合併

正如發布會提到的，這次探測到的引力波是由雙中子星合併而產生，之前公布的4例引力波事件都是由雙黑洞所產生。二者之間最大的差別就在於，雙中子星合併會產生電磁波輻射，而對於黑洞而言，我們通常認為不會產生，這一點也得到了觀測上的驗證。

是什麼原因導致了此種差別呢？通常而言，按照天體物理輻射的理論要求，要產生電磁輻射，天體周圍必須要有氣體的存在。對於黑洞系統而言，儘管在最初產生時，黑洞周圍可能有很多氣體，然而在漫長的演化過程當中，如果沒有更多氣體來源的話，在黑洞合併的最後階段，氣體已消耗完畢，所以無法產生電磁輻射，只能產生擾動時空的引力波——就像科學家前4次探測到的那樣。

在雙中子星合併之前，周圍的氣體很可能也已消耗完畢。然而，合併過程當中會有部分物質以接近光速或遠低於光速的速度被拋射出去，從而產生我們看到的各種電磁現象——短時標伽馬射線暴（簡稱伽瑪暴）、伽瑪暴餘輝和千新星。接近光速運動的物質產生了費米衛星看到的伽瑪暴，而低速運動的物質產生了千新星，被很多的光學/紅外望遠鏡捕捉到。

等等，短時標伽馬射線暴、伽瑪暴餘輝和千新星都是什麼？讓我們一一說來。

簡單來說，伽瑪暴是天空中某一個方向伽馬射線輻射突然增亮的現象，可以說是宇宙間自大爆炸之後最為劇烈的天體爆發現象。20世紀90年代初，康普頓伽馬射線天文台在觀測到上千個伽瑪暴之後做了一個簡單統計，按照它們持續時間的長短分為兩大類：一類是爆發時間長於2秒的長時標伽瑪暴，另一類是爆發時標短於2秒的短時標伽瑪暴。後經深入研究發現，這兩種伽瑪暴的產生起源完全不同。

根據目前的理解，無論是大質量恆星坍縮形成的長時標伽瑪暴，還是雙緻密星產生的短時標伽瑪暴，儘管中心天體會有差別（或者是黑洞，或者是轉動極快的磁星），伽瑪暴的產生機制以及之後的演化都可以用一個被稱為「火球」模型（fireball model）的理論來解釋。在這個理論中，中心天體會在一段時間內，產生相對持續的極端相對論噴流，這就意味著，這些噴出物質會以接近光速速度，沿著天體的轉軸方向向外運動。因為噴射出去的物質之間存在著速度上的微小差別，導致它們彼此發生碰撞，將自身運動的動能轉化為氣體粒子的熱能，而後在磁場作用下產生我們所看到的高能輻射，也就是早期的伽馬射線，這就很好地解釋了我們所看到的伽瑪暴。大質量恆星產生的噴流時間長，雙中子星合併產生的噴流時間短，從而導致了我們觀測上的差別。

這些星體周圍存在著星際氣體介質，噴流物質在停止相互碰撞之後會繼續向外運動，與周圍的氣體介質發生相互作用，把自身運動的能量傳遞給周圍的星際氣體，星際氣體被加熱從而產生較強的輻射，這就是所謂的伽瑪暴餘輝。它的能譜（energy spectrum）波段會從X射線一直延伸到射電波段。在一定程度上，餘輝的強弱與周圍星際氣體的密度相關，密度更高，餘輝也就更亮。

此次與引力波相關的伽瑪暴屬於短時標伽瑪暴，因為費米衛星觀測到的爆發時標為0.7秒。除此之外，無論是引力波的結果還是電磁波的觀測擬合結果，也都和雙中子星合併的預期相一致。例如，引力波波形的擬合告訴了我們中子星的質量，與中子星的質量範圍一致。
在雙中子星合併的過程當中，有大約1/1000到1/100左右太陽質量的物質沿各個方向被拋射出去，形狀近似於一個球體。這些拋射出去的物質通過快中子俘獲過程產生大量的重元素。這些元素很不穩定，能夠快速衰變，產生輻射加熱拋射物，從而使其發出明亮的可見光以及近紅外輻射，其亮度通常會達到千倍的新星級別，故被稱為「千新星」。因為這個千新星距離地球很近，所以非常明亮，是之前探測到的短時標伽瑪暴距離的十分之一。

圖6：雙中子星旋近，最終合併產生千新星的過程

因為產生引力波的天體完全不同，所以我們觀測到的引力波形會存在較大差別。中子星的質量相較於黑洞要小很多，合併過程中對於時空的擾動變形程度更弱，所以，在目前探測器靈敏度確定的情況下，我們只可能探測到比較臨近的引力波信號。這次的引力波源距離我們1.3億光年，是目前探測到的所有引力波源中最近的一例。通過波形的擬合，科學家們確定了兩個中子星的質量分別大約是1.15和1.6個太陽質量，合併後的天體質量約為2.74個太陽質量，拋射出去的僅有0.01個太陽質量。

3、已解之惑與未解之謎

此前，無論是對於中子星本身，還是雙中子星合併產生的伽瑪暴，我們還有很多的疑難問題有待解答。雙中子星合併之後，產生的是轉速更快的中子星還是黑洞？有多少物質會在爆發中被拋射出去？噴流的機制和噴流的夾角是怎樣的？我們都還不能確定。
此外，到目前為止，科學家對於中子星內部的組成和結構仍不是特別清楚。而當兩個中子星互相靠近但未合併之時，兩個中子星會被彼此的潮汐力拉扯嚴重變形，從而最終影響旋近的速度，也會影響產生的引力波波形。所以，科學家們希望，引力波和電磁波的聯合觀測能夠對這些問題提供一部分珍貴的答案。

遺憾的是，受限於目前引力波探測設備的靈敏度，引力波信號曲線並不是很好，所以對於有關內部結構的問題並沒有得到解答。但是，對於部分合併之後拋出了多少物質的問題，我們已經初步有了答案。值得驕傲的是，這一答案是由一部參與觀測的中國望遠鏡給出的。（答案後文馬上揭曉）

雙中子星合併之後是產生了中子星，還是產生了黑洞？現在依然無法確定。因為通過引力波波形的擬合，合併後的質量約為2.74太陽質量。從理論上說，如果一個天體的質量超過3個太陽質量，通常會被認為是黑洞。而中子星的最大允許值並不明確，如果中子星的內部由中子構成，綜合考慮狀態方程和轉速，要想達到2.74個太陽質量不太可能。然而如果內部由其他的奇異物質（比如夸克）構成的話，在一定條件下，這個質量的天體就有一定可能性，此時這一天體應該被稱為「夸克星」。不過，目前所有觀測都沒能給出中子星和黑洞的臨界質量，當然也沒能給出夸克星存在的證據。從觀測的角度而言，我們觀測到的最重的中子星大約是2個太陽質量，最小質量的黑洞質量是5個太陽質量；在這兩者之間，一片空白，還未發現任何緻密天體的質量屬於這個範圍。所以，對於此次雙中子星合併產生的2.74個太陽質量的天體，儘管我們還不能確定它到底是什麼，但是這一發現填補了黑洞和中子星之間的空白，為日後更多的天文發現掀起了帷幕的一角。

圖7：目前所探測到的黑洞和中子星質量分布圖，可以看到兩者之間存在一個很大的空白，此次探測是第一個填進此空白區域的天體。

儘管科學家們沒有看到中子星內部信息，也不知道最終的合併物是什麼，但眾多後續電磁觀測還是告訴我們了一些之前不太確定的信息，比如甚大望遠鏡（VLT）的光譜觀測確認了重金屬（比如我們熟知的金銀等元素）的來源，大多數就是在中子星合併的過程當中產生的。

圖8：元素起源表。黃色代表了併合中子星所產生的元素，我們常見的金銀就是通過此過程產生的。

之前科學家曾在短時標伽瑪暴中探測到了3起疑似千新星事例，但只不過是在餘輝的光變曲線當中看到了幾個數據點而已。因為此次由於距離很近，而且伽瑪暴餘輝很弱，所以完全確認了千新星的存在。另外，通過對於其光變曲線演化的擬合可以推斷，大約有百分之一的物質在合併過程中被拋射出去。

除此之外，電磁信號和引力波信號的結合對於天文學理論本身有何促進意義呢？一方面，科學家可以通過這兩個信號到達的時間差，來檢驗愛因斯坦的弱等效原理，這是愛因斯坦廣義相對論和其它引力理論的基石，愛因斯坦的理論再一次通過了檢驗。

另外，引力波信號和電磁信號相結合，可以對宇宙學的一些最基本參數做出限制，比如用來描述宇宙膨脹快慢的哈勃常數。通過引力波的振幅比對可以推斷出系統到我們的光度距離，通過電磁波段的光譜分析，我們便可以知道這一系統的紅移；在給定兩者的情況之下，我們便能夠推算出哈勃常數的數值了： $H_{0}=70（+12，-8）Km s^{-1}Mpc^{-1}$ 。相較於來自普朗克衛星的數值： $H_{0}=67.90+/-0.55Km s^{-1}Mpc^{-1}$ ，很明顯，引力波給出的數值誤差很大。但可以預見的是，隨著探測精度的提高（除LIGO/VIRGO之外，日本臂長為3公里的KAGRA探測器也開始測試，LIGO-India以及很多的第三代引力波探測器在計劃之中）以及探測到的引力波源數目的增多，這個誤差很快將得到改進。

此次引力波現象發生在南天的長蛇座，北天的望遠鏡很難看到，所以中國的大多數望遠鏡沒能進行觀測，比如剛剛建成的FAST以及很多光學望遠鏡（雲南麗江的2.4米望遠鏡和國家天文台興隆觀測站的2.16米光學望遠鏡等）。
不過幸運的是，中國有兩台望遠鏡參與了此次觀測，一個是位於南極Dome A的50厘米的南極光學巡天望遠鏡（AST3），項目的負責人是紫金山天文台的王力帆研究員。在引力波源信息發布的約一天後，AST3望遠鏡開展了對於這個目標源的觀測。而當時南極的冬天也剛剛過去，目標天體的地平高度較低，受於太陽的限制，每天差不多有2個小時左右的觀測時間。此望遠鏡最終進行了10天的觀測，最終得到了目標天體的光變曲線，與巨新星理論預測高度吻合。

另外一個參與觀測的是硬X射線調製空間望遠鏡（又名慧眼）。在觀測消息發布時，事件剛好在其觀測範圍之內，不過很遺憾的是，儘管慧眼是此能段內靈敏度最高的觀測設備，但是未能在0.2-5 MeV的能段內探測到任何電磁信號，這很可能與此伽瑪暴並非完全正對我們有關。

這是人類歷史上第一次同時探測到引力波及其電磁對應體，將成為引力波天文學上另外一個非常重要的里程碑。此次探測為我們解答了一些疑惑，同時也提出了更多問題，與歷史上所有天文發現一樣，是人類好奇心的勝利與新起點。在多信使引力波天文學時代的帷幕由此拉開之後，我們相信，在人類團結協作的力量之下，更多的宇宙奧秘將被一一揭曉。

圖9：（左）南極巡天望遠鏡AST3; （右）硬X射線調製望遠鏡。

特别致謝：寫稿過程當中，許多老師提供了信息並對部分疑問做了耐心解答，在此特別感謝。

出品：科普中國

監製：中國科學院計算機網路信息中心

作者：

唐弘銘，博士研究生，Jodrell Bank Centre for Astrophysics, Manchester, UK

何川，碩士研究生，國家天文台

北京時間10月16日22點，LIGO（激光干涉引力波天文台）、VIRGO（「處女座」引力波探測器）聯合全球數十家天文機構舉辦新聞發布會，共同宣佈於今年8月17日捕捉到由兩個質量分別為1.1和1.6個太陽質量的中子星併合所產生的引力波信號（GW170817），該雙星系統位於距離我們約40兆秒差距的地方。本次引力波探測事件與伽瑪暴事件 GRB 170817A相關聯，首次證實了中子星—中子星併合與短伽瑪暴的相互關係。其後進行的電磁波對應體觀測以及電磁譜觀測，進一步證實了這是一個中子星碰撞事件。本次探測時間是人類第五次探測到來自宇宙的引力波信號[0]。

雙中子星併合藝術示意圖 Robin Dienel/The Carnegie Institution for Science

根據理論預言[1]，有中子星參與的緻密星併合過程，除了釋放引力波，還會伴隨有電磁輻射。由於人類在對宇宙的電磁波探測上有更加成熟的技術和豐富的經驗，天文學家可以通過電磁波多波段的聯合觀測獲取更多信息。本次引力波信號已經通過全球多家天文台的觀測證實，發現了其電磁波對應體。在LIGO、VIRGO觀測到信號後的幾秒之內，美國宇航局Fermi伽瑪射線衛星和歐洲INTEGRAL衛星都探測到了一個極弱的短時標伽瑪暴GRB 170817A。全球有幾十台天文設備對GW 170817開展了後隨觀測，確定這次的引力波事件發生在距離地球1.3億光年之外的編號為NGC 4993的星系中。這就意味著，從今以後，人類對引力波的探測再也不是「盲人摸象」了。

中子星與中子星併合

中子星是恆星演化到末期，經由引力坍縮發生超新星爆炸之後，可能成為的少數終點之一。在其形成過程中，恆星遭受劇烈的壓縮，其組成物質中的電子併入質子轉化成中子，最終成為直徑只有十餘公里，質量卻有太陽數倍的緻密星體。中子星的密度極高，每立方厘米便可重達數十億噸。中子星的旋轉速度極快，由於其磁軸和自轉軸並不重合，磁場旋轉時所產生的輻射可能會以「一明一滅」的方式傳到地球，有如人眨眼，因而被人類所觀測到，此時被稱作脈衝星[2]。

雙中子星併合過程研究和引力波探測的淵源，早在幾十年前就已埋下了種子。1974年，Russell Alan Hulse 和 Joseph Hooton Taylor, Jr. 利用305米口徑的阿雷西伯望遠鏡共同發現了第一對中子星 (Neutron Star pair) PSR J1915-1606 [3]。PSR J1915-1606S是一對在射電波段有周期性脈衝輻射的中子星—脈衝星。觀測結果顯示，這兩顆質量約為1.4太陽質量的脈衝星軌道周期約為3秒，其軌道直徑有逐漸收縮的趨勢。愛因斯坦的廣義相對論曾預言，雙脈衝星的運動如果釋放引力波，將導致脈衝星到達近星點（類比於地球公轉的「近日點」）的時機有些微的提前。事實上，由於引力場的存在，PSR J1915-1606在經度上平均每年將其近星點提前4度。這一發現被認為是引力波存在的間接證據。1993年，Russell 和 Joseph 於1993年因為發現這一中子星對，且對它進行了大量後續分析被授予諾貝爾物理學獎。評審委員會認為，這兩位得獎者及其團隊發現了一種全新類型的脈衝星，並為研究廣義相對論提供了新的可能[4]。

PSR J1915-1606 軌道衰減曲線[3]

Russell 和 Joseph 的研究暗示著雙中子星對和引力波的相關研究大有可為。此後的若干年裡，科學家們在該領域做了不少工作：曹周鍵博士和潘奕博士等科學家曾在引力波理論模型EOBNR創建與數值相對論結論比對上做出重要貢獻[5]，為LIGO進行黑洞—黑洞併合過程的引力波探測提供了一定理論支持。而基於此前發現的雙中子星對的觀測結果，Shibata Masaru博士等人則進行了雙中子星併合模型的數值模擬工作，並為本次雙中子星併合事件的觀測提供了一定的理論依據[6]。

中子星—中子星併合過程模擬及其對應引力波波形[6]

從併合過程和引力波探測來說，雙中子星對的併合包括旋進、碰撞、鈴宕三個過程，會產生相對應的引力波波形。在這一系列的併合過程中，大部分物質會成為新的中心天體（大部分是黑洞）的一部分，而剩下的物質要麼以碎屑或千新星（亮度約為新星的1000倍）的形式被拋射開去，要麼被中心黑洞吸引構成吸積盤[6]。總的來說，這一過程可能釋放引力波、產生千新星和短伽瑪暴。千新星和短伽瑪暴的餘輝還能產生可觀的電磁輻射。

中子星對碰撞後周圍環境的可能物質構成[6]

中子星對碰撞濺射產生碎屑盤的密度分布[6]

千新星與短伽瑪暴

「千新星」的理論最早由李立新教授和Paczyński教授在1998年提出[7]，研究指出，緻密天體（如中子星）在相互旋進與併合時，將會有近似各向同性的富中子化物質拋射，通過快中子俘獲過程，這些拋射物能夠合成大量重元素，而重元素的衰變則會加熱拋射物，使其發出可觀的可見光與近紅外輻射，這種現象將如同超新星一樣，但持續時間較短。這種現象被稱為「李- Paczyński巨新星」。後續的研究指出，這種現象比超新星亮度更低，但其亮度大約可達新星的1000倍[8]，故而又被稱為「千新星」。2013年，英國天文學家首次通過HST對短伽馬射線爆GRB130603B的餘輝的觀測發現了巨新星的跡象[9]。

短暴或長短暴、引力波信號、巨新星信號的關聯性示意圖

長久以來，尋找中子星一度只有通過脈衝星這一種手段，直到後來，短伽馬射線暴被認為來源於雙中子星或黑洞-中子星併合[10]。我國的中國科學院紫金山天文台領銜成立了國際工作組來系統分析處理了過去10年內的短暴的餘輝數據，從中成功發現了兩顆千新星[11][12]，並首次對巨新星與短暴/長短暴的關聯性進行了統計分析，發現每個短暴/長短暴很可能都伴隨著一個巨新星。這表明巨新星普遍存在，是引力波事件的極佳電磁輻射對應體[12]。與幾乎只能在極窄的噴流方向上才能探測到的短暴不同，引力波與巨新星信號可以在極寬的角度範圍內被探測到，因此巨新星與引力波事件的成協性將更為普遍。

(a) GRB 050709的光學輻射；(b) GRB 050709光學輻射扣除餘輝成分後留下的「奇異」信號與「中子星黑洞併合模型預期的巨新星輻射」的比較；(c) 2.5天處的「奇異」能譜與一個巨新星模型預言的比較[12]。

此次引力波事件，同時觀測到了對應的千新星事件與伽馬暴事件，印證了之前一連串的理論、觀測研究，無疑是令人振奮的。同時這也預示著，緻密星並和事件與引力波、千新星、短暴等事件將會有強烈的相關性，在今後的觀測中，可以相互作為指引，使得我們對相關事件的觀測更加高效、有針對性。

本次發現的意義非比尋常

LIGO和VIRGO直接探測到中子星—中子星併合事件所產生的引力波，以及對中子星併合過程的研究，又有著怎樣的科學意義呢？我們可以舉些直觀的例子。在前文中我們提到，一些碰撞過程中產生的碎屑會離開中心天體。這些碎屑質量約為太陽質量的0.001倍到0.1倍，速度則在光速的10%到30%之間[13]。這些碎屑會像超新星爆發那樣以近球狀濺射開來，並很可能作為快速中子捕捉過程（r-process）的發生地存在[7]。快速中子捕捉過程被認作是生成比鐵元素更重的元素的重要來源：重核在放射性衰變尚未發生以前就捕獲中子，從而生成更重的元素（如金、銀等）。因此，對中子星併合過程及其噴射出的碎屑的研究，或許能一定程度解答原子序數大於26（鐵）的元素如何生成這一難題。

金晶體 by Alchemist-hp from wikipedia

除了有助於研究重元素的生成機制，直接探測到中子星-中子星併合過程產生的引力波為科學家們帶來的益處要比探測雙黑洞併合產生的引力波來得多[14]。首先，中子星-中子星的併合過程可以伴隨電磁波對應體的觀測。儘管VITGO的加入讓當前引力波觀測在探測事件發生方位上精度提高了十倍，但較於有確定的電磁波對應體的精度仍有很大距離。電磁波對應體的精確定位，能夠讓科學家們了解雙子星對併合與周圍電磁場、星系介質等有更多的認識。另外，由於中子星是天然的超高密度天體，中子星對及其併合過程的研究對短伽瑪暴起源、超高密度物理等研究領域也大有裨益。

今年是中子星發現50周年，本次引力波探測事件的發布可說是錦上添花。從科學層面考量，這一事件的探測暗示著雙中子星併合事件的發生幾率比此前預計得可能更為樂觀。可以預見，對中子星併合事件的引力波探測和其它研究工作還將繼續，並在未來獲得更多令人可喜的科學成果。

參考文獻：

[0] B.P. Abbott et al., 2017,PRL 119, 161101

[1] Lattimer J M, Schramm D N. Black-hole-neutron-star collisions[J]. The Astrophysical Journal, 1974, 192: L145-L147.

[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Neutron_star 2017-10-16

[3] Hulse, R. A. and Taylor, J. H., 1975, AJ, vol. 195, pt. 2, p. 51-53

[4] https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1993/index.html Retrieved 2017-10-16

[5] Cao, Zhoujian, Galaviz Li, Lifang, 2013, Physical Review D, vol. 87, Issue 10, id. 104029

[6] Masaru Shibata, 2016, Nuclear Physics, Section A, Volume 956, p. 225-232

[7] Li L X, Paczyński B. Transient events from neutron star mergers[J]. The Astrophysical Journal Letters, 1998, 507(1): L59.

[8] Metzger B D, Martínez-Pinedo G, Darbha S, et al. Electromagnetic counterparts of compact object mergers powered by the radioactive decay of r-process nuclei[J]. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2010, 406(4): 2650-2662.

[9] Tanvir N R, Levan A J, Fruchter A S, et al. A" kilonova" associated with short-duration gamma-ray burst 130603B[J]. arXiv preprint arXiv:1306.4971, 2013.

[10] Nakar E. Short-hard gamma-ray bursts[J]. Physics Reports, 2007, 442(1): 166-236.

[11] Yang B, Jin Z P, Li X, et al. A possible macronova in the late afterglow of the long-short burst GRB 060614[J]. Nature communications, 2015, 6.

[12] Jin Z P, Hotokezaka K, Li X, et al. The Macronova in GRB 050709 and the GRB-macronova connection[J]. Nature communications, 2016, 7: 12898.

[13] 劉博洋《聽說整個天文界都嗨了！難道真的是因為這個？》，果殼科學人

[14] http://nautil.us/blog/what-the-rumored-neutron-star-merger-might-teach-us Retrieved 2017-10-16

第一次！我們觀察到了引力波源的光。

這個被命名為GW170817的引力波事件，正是兩顆中子星併合的結果，發生於星系NGC 4993。兩顆中子星併合之後，一系列重元素被迅速拋出，速度達到了光速的五分之一。這個我們長期尋找的kilonova（千新星）顏色在接下來的幾天中從藍色變為極紅，這一過程極為迅速，比其他任何我們觀察到的恆星爆炸都更快。同時本次事件也為短時間伽馬射線爆是由中子星合併引起的，提供了最強大的證據。

不同的天文望遠鏡觀測到的星系NGC 4993圖像。可以看到一個靠近中心的微弱光源，由兩個中子星的併合引起的爆炸，稱之為kilonova（千新星）。

VLT/MUSE顯示星系NGC 4993。本次中子星併合產生的引力波和伽馬射線，兩者分別由LIGO-Virgo和Fermi / INTEGRAL檢測到。我們可以看到螺旋狀的紅色發光氣體。

本次事件宣告著一個視聽結合的多信使天文學新紀元到來了。

少安毋躁。中子星併合是一項不同於黑洞碰撞的事件，它會發出可見的光，我們可以很清楚地研究它。中子星併合能夠放射出全電磁波譜輻射從射電波段到伽瑪射線可以被不同天文望遠鏡捕捉到。這次事件就有VLT，ALMA，費米望遠鏡，哈勃空間望遠鏡等望遠鏡參與跟進了觀測。

緻密雙星的併合——兩個中子星的併合，或者一個中子星和一個低質量黑洞的併合，長久以來一直被認為是短γ暴的中央引擎。而短暴起源於雙星系統的決定性證據將會來自地面上的引力波探測器，如LIGO。一個併合中的雙星系統會發出獨特的引力波。如果在γ暴發生的同時探測到引力波，那將會是在γ暴研究中具有里程碑意義的。更重要的是中子星併合或中子星與黑洞併合所產生的引力波信號可以揭示中子星的構造，同時能夠幫助我們確定碰撞後的合併產物。

並且這是我們第一次將傳統的天文學與引力波天文學結合了起來。

就像打開了新世界的大門。

NASA/中子星合併模擬

正經的科普看前方各位 dalao 的回答就好，我想說一個有趣的小細節。

先奉上 LIGO 執行官 Dave Reitze 在發布會現場的發言實錄。

重點在第3分40秒，只見 Dave Reitze 說著說著，從衣服口袋裡摸出了一個寶♂貝：

可以看出 Dave Reitze 針對這次發布會還是精心準備了一番，接下來他說道：

這是我曾祖父留下的一塊金懷錶，應該有一百年的歷史了。懷錶上的這些金元素，很有可能就是在這些數十億年前的中子星合併事件中產生的（註：Dave Reitze 的原話是「approximately billions years ago」，此次發現的中子星合併事件距離我們約1.3億光年），具體的時間我們也不清楚。這的確是一項驚人的發現。

之前我一直以為比鐵重的元素都是超新星炸出來的，原來事情並不是那麼簡單。

後來我在維基發現了一張元素來源示意圖：

帶有紫色標記的元素都是中子星合併時能夠產生的元素。

如果要說這次中子星合併事件的發現（更準確的說法應該是證實，因為理論早有預言）和我們普通人有什麼關聯的話，我想大概有以下這三點吧：

我們之所以能穿金戴銀，中子星合併功不可沒
美國人能在日本種蘑菇，也是拜中子星合併所賜。後來我們把種蘑菇的方法民用化，於是就有了核電
全宇宙接近四分之三的 Sb 由中子星合併產生
中子星合併貢獻了全宇宙99%以上的 Bi 數，大概也包括你心裏面那些（逃

這麼多重複科普的看得我頭疼，我來說個『趣聞』吧。

首先，要知道即便是兩顆比太陽還大的中子星合併這種事件，因為離地球很遠很遠，所以即便通過引力波知道發生了這件事，也是很難在茫茫星海中找到具體位置的。

這也就是為什麼建了三台觀測設備的原因，兩台 LIGO 在美國，一台 Virgo 在義大利。通過三台設備，通過分析引力波到達三台設備之間的時間差，就能快速定位出信號源的位置。原理和大家每天都用的 GPS 定位差不多。

但是在這次事件中，一開始兩台 LIGO 就收到了很強的信號。然而位於義大利的 Virgo 卻沒有。一開始天文學家們以為是 Virgo 錯過了這次事件，但經過仔細檢查觀測日誌，他們發現 Virgo 其實收到了這次事件的信號，只不過那信號非常非常弱。

原來是因為這次事件正好發生在 Virgo 監測盲區之中。從某種程度上來說，Virgo 確實錯過了這次事件，因為它剛好發生在那一小塊監測盲區之中。但是，反過來說，這也幫助了科學家們定位信號源的位置。因為天文學家們完全了解那塊窄窄的監測盲區的具體位置。把這個盲區和另外兩台 LIGO 信號給出的位置一起分析，科學家們很快就從超過 40,000 square degrees 的天空中定位出了 30 square degrees 的小塊位置。

但是 30 square degrees 的天空里還是有成千上萬顆星星。這時候就要靠全世界的天文學家們一起來數星星了。官方的新聞稿是說全球上千名天文學家，70台位於地面或者太空的天文望遠鏡參與了搜尋，這種全球科學家同心協力的畫面也很美啊。事實上，從兩台 LIGO 收到信號開始，他們就發出了一條通知，讓分布在全球的天文學家準備打獵（hunt）。5 個小時後 LIGO 和 Virgo 一起發布了帶有大致位置的地圖。然而整整7 個小時之後，來自智利的 Swope 天文台才找到了這次引力波來源的精確位置。

（不是中間那顆亮的，是箭頭指的那個小點 | Image: Carnegie Institution for Science）

另外，兩台 LIGO 和義大利的 Virgo 在這次事件之前正好結束了一個 30 天的觀測周期，剛準備停止觀測呢，你說巧不巧……搞科研有時候運氣還是很重要啊。

（The Virgo observatory near Pisa, Italy. | Photo: Virgo）

前段時間還在與人聊引力波電磁對應體搜尋的事情，一兩周前還有人在質疑把諾獎頒給引力波團隊是否太著急了，甚至有人質疑引力波事件完全是一小撮天文學家自己「造」出來的，沒想到才過了不到兩周，引力波電磁對應體就要公布了，而觀測到電磁對應體的時間還遠早於諾獎頒發的時間。引力波天文學時代的開啟比預想的要快了太多。
在這次引力波事件中，世界上最強大的一些望遠鏡都參與了follow up，從Gamma-ray的Fermi到X-ray的Chandra到opticalIR的VLT和Hubble以及radio的ALMA，可以說現有的電磁波的各個波段的觀測都參與了進來，這真是一件非常了不起的事情，也揭開了引力波天文學與傳統天文學之間相互合作的序幕。或許我們真的有機會揭開伽馬爆相對論火球的起源問題，但最有趣的事情往往是誰都不曾預料到的。Multi-messenger astronomy（多信使天文學）的時代終於開啟，It will be fun～

And then there were three

Three GW detectors, three messengers

從150914開始，每次LIGO宣布探測到了一個引力波事件我們都能看到IceCube/MAGIC中微子探測器，Fermi／Swift gamma-ray望遠鏡試圖搜尋中微子／電磁波counterparts.但是每篇文章幾乎都有這麼一個詞「nondetection」。當時這些文章出來之後還會在組會上討論一下，因為多次「nondetection」，後來大家也漸漸不提了。這次探測到光學信號的意義非比尋常，同時上次組會上導師讓組裡的PhD為下一周的一大波文章做好準備。

接下來幾周的組會不愁沒文章講了

組裡的小老闆兩周時間不到就肝出來一篇文章，就等著ligo把這個正式發出來

最近在引力波課上經常能看到參與了ligo的引力組大佬邪魅的笑容

上學期一門課上寫了一篇14000+單詞的關於引力波的termpaper，最近的工作也與引力波有關。作為圈內人，這個引力波事件讓我們看到了這個方向的未來～

「What a time to be alive!」

官方確認了。太早了沒起來去LIGO現場參加發布會，因為前天他們就說了Hanford這邊主要是直播華盛頓那邊的情況然後加上一些記者會，感覺沒多大必要去現場。

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今天帶朋友又去了一次Hanford LIGO，探一探中子星的事情，結論是：沒毛病，確認將發布中子星引力波的消息，時間是周一太平洋時區早上7點。

Michael Landry，可以去搜一下他的TED演講，也在今天的lecture最後宣布周一的發布會，不過顯然下面的觀眾不知道要宣傳什麼，所以沒有什麼反應，其實他們又要搞個大新聞了。

今天是LIGO獲得諾貝爾獎以後的第一次公眾開放日，人比以前多了很多。
我問了領隊的Jeff一些問題：
我：你們是要宣布中子星了嗎？
Jeff：是的！周一早上！歡迎過來！
我：那你們這次的中子星有沒有聯合其他波段的光譜同時研究呢？
Jeff：好問題！我們確實有收集Gamma和X射線波段的光譜。
我：這次的中子星引力波有沒有在Virgo觀測到呢？
Jeff：啊哈！這個我不能說，等周一宣布吧。
我：你們采了這麼多數據，怎麼消化呢？
Jeff：我們只做mechanics的工作，發一篇大文章，剩下的留給其他人處理。

遊客強行賣萌。

諾獎巡禮

數據收集實驗室

毫無特點的辦公室

LIGO員工牆

進門就能看到的那篇文章

LIGO的紀念t-shirt

激光隧道

經過同意錄下來了我和Jeff的對話。

另外一個關注點是中國本土LIGO團隊——清華大學團隊終於開新聞發布會了！LIGO-Virgo是一個國際合作組，幾乎全世界都有參與。據我所知中國有三家團隊有LIGO正式成員的身份：清華大學，主要關注計算機硬體加速方面；香港中文大學，主要關注引力波波形的科學信息提取；清華大學（新竹），主要關注實驗儀器。之前香港記者早在發現第一個引力波GW150914時就已經搞了大新聞了，在宣傳方面這一點還是值得我們學習的。

中國本土的LIGO團隊為引力波做出了實打實的貢獻，完全應該開新聞發布會宣傳一下自己。這樣可以吸引更多的年輕人加入到引力波這個事業中來。有條件的應該讓學生親自動手做引力波相關的科研項目，比如我強烈建議清華LIGO組的老師多招點本科生做與LIGO相關的科研（我相信肯定已經開始招了），在條件允許的前提下把這些學生都加入LIGO，這對於學生的培養有非常重要的意義。

雖然還沒有宣布，但是具體內容幾乎所有圈內人似乎都知道了，關於引力波的電磁對應體。詳細內容可以等周一的發布，或者看劉博洋同學和其他高贊的回答。

我非常興奮的在這裡和各位專業人士和愛好者安利一下「天格計劃」，這是由我們天儀研究院和清華大學天體物理中心在今年九月份發布的。

我們計劃在約600公里的不同軌道發射24顆微小衛星組成星座，實現空間分散式引力波暴電磁對應體探測網，即伽馬射線暴探測網。

天格計劃由清華大學發起，主要負責科學載荷的研製；天儀研究院擔任工程任務總體，主要負責微小衛星平台的研製與發射運維服務。

更多詳細內容，請看以下鏈接。

引力波電磁對應體探測微小衛星星座-「天格計劃」正式發布

歡迎更多朋友關注並加入天格計劃，一起來親身參與對引力波、對宇宙、對未來的研究。

天文觀測千百年來都是用眼睛看，之前的引力波事件（雙黑洞併合）偏偏只能用耳朵聽，於是傳統的天文學家只能幹瞪眼啊流口水啊。好了，現在還可以用眼睛看引力波事件了（雙中子星併合）。

於是，更多的人有用武之地了（可以灌水了），尤其國內的筒子們，比如做伽馬暴的，中子星模型的等等；還有國內的衛星們（如HXMT， EP，SVOM等等），各種地面時域巡天望遠鏡們（南極AST3等等）都躍躍欲試。

新的一輪引力波研究高潮已經到來，競爭會更加激烈，機會多多，而且國內的筒子們鏡子們也可以一展身手，你說激動不激動？

我比較在意那個疑似的電磁波段對應體GRB 170817A，1.3億光年的短爆！？好近呀，貌似是有史以來觀測到的最近的伽馬暴吧？之前還真沒聽過10億光年內的伽馬暴。LIGO命也太好了，這都能趕上。如果是真的沒準能搞清中子星的內部結構。

這次合併事件的產物的質量應該是大於2倍太陽質量的，處在Oppenheimer極限的區間內（不同的狀態方程算出的結果不同），希望這次的結果（不知道會不會形成黑洞）可以有助於確定Oppenheimer極限的範圍。期待接下來的消息~

作為一個中子星合併核合成的高年級phd，這感覺像是中了彩票。感覺我們的paper全部要重新考慮怎麼寫了。

好了，不瞎扯了。已經有很多人回答了這個題目。我想補充一點，就是中國科學家錯過的比之前想像的還多。當初沒搞引力波，後來看到LIGO的第一次探測，現在更甚，簡直可以和發明望遠鏡媲美的突破。而且和把核物理，宇宙學，都拉了進來。關鍵是這個實驗跟之前熱議的直線加速器比起來簡直就是不要錢。

這些年中國的科研投入有目共睹，但是這次實驗的參與度與中國的科研投入遠遠不成比例。其實中國基本上不會在這個東西被驗證可以做出來之前去做。但是我們追熱點的能力世界一流。

Never be the first ...

相關鏈接：

如何看待科學網博主黃秀清認為 LIGO 測引力波，是「畫鬼找鬼的騙局」？

人民日報新語：我們為什麼錯過引力波--觀點--人民網

其實我不明白，為啥天文的做成科普就有這麼多人關注，

這工作，炸藥獎也已經拿了，

而且即使炸藥獎，實際也沒幾個人關注，沒兩天就熄火了，

為啥就這個，就要全球刷屏？

直到我看了一眼文章作者列表，我特么瞬間就懂了！

這作者就等於是全世界！

哪個單位做了一個極好的工作不宣傳宣傳，

就這麼多作者和單位，那是個什麼效果？

你以為這是全部么，這才哪到哪...

一天發了7篇Science 、7篇Nature，還有一百多篇各種各樣的...

科普的話，最高票回答已經做的非常全面了，我貼個簡單版本的吧...

北京時間2017年10月16日22點，美國國家科學基金會召開新聞發布會，宣布激光干涉引力波天文台（LIGO）和室女座引力波天文台（Virgo）於2017年8月17日首次發現雙中子星併合引力波事件，國際引力波電磁對應體觀測聯盟發現該引力波事件的電磁對應體。

今年8月17日，LIGO和Virgo共同探測到的引力波事件GW 170817，是人類首次直接探測到由兩顆中子星併合產生的引力波事件。隨後的幾秒之內，美國宇航局Fermi伽馬射線衛星和歐洲INTEGRAL衛星都探測到了一個極弱的短時標伽馬暴GRB 170817A。全球有幾十台天文設備對GW 170817開展了後隨觀測，確定這次的引力波事件發生在距離地球1.3億光年之外的編號為NGC 4993的星系中。

「本次發現的引力波事件跟以往發現的雙黑洞併合不同，它由兩顆中子星併合產生。理論預言雙中子星併合不僅能產生引力波，而且能產生電磁波，即引力波電磁對應體。」

「這是人類第一次同時探測到引力波及其電磁對應體，是引力波天文學的極為重要的里程碑，在天文學以及物理學發展史上具有劃時代的意義，正式開啟了多信使引力波天文學時代。」

引力波是1916年愛因斯坦建立廣義相對論後的預言。極端天體物理過程中引力場急劇變化，產生時空擾動並向外傳播，人們形象地稱之為「時空漣漪」。引力波的直接探測剛剛獲得了2017年度諾貝爾物理學獎。

目錄&>&> 賤賤『分類』合集

專欄&>&>『研』『組』『文』

"It is not known what object was produced by the merger. Candidates are a neutron star heavier than any known neutron star today, or a black hole lighter than any known black hole." https://www.space.com/38471-gravitational-waves-neutron-star-crashes-discovery-explained.html

一顆賽艇

引力波意義深遠，簡單概括幾條吧：
1、對於天文現象而言，單純的電磁波觀測是非常微弱的，因為沿著球面法線方向發散的速度是很驚人的，所以哪怕是極度強烈的天文現象極有可能在短期內微弱到難以觀測（典型案例是SN1987A超新星爆炸，雖然能量極高，日本的神岡探測器依然只探測到了11個中微子獨立信號）而引力波沒有這樣的問題，引力波穿過整個宇宙，能量的損耗也是極度微弱的，不誇張的說，哪怕穿過數以百計充滿番茄醬的宇宙損耗也在百分之一以內。
2、引力波的第二點好處也是顯而易見的，信號到達面廣。引力波是空間本身的周期震蕩，所以不會因為其他的光學活動或者阻擋而被隔絕信號，引力波的信號可以通達宇宙各處，換句話說，只要人類的引力波設備足夠強，甚至可以獲得全宇宙的天體活動信息（甚至是任何有質量物體的活動信息）
3、正是由於引力波的穩定的「背景式」的傳播，人類可以準確通過多台激光干涉儀確定信號源的位置，因為引力波不會像電磁波一樣收到引力作用（引力透鏡）以至於對於電磁波源的真實狀況還要進一步做逆處理
4、從以上來看，引力波伴隨的是一個「聽」的過程，可以明確的了解重大天文活動的狀況，諸如能量量級、持續時間、距離和位置，卻沒有直觀的電磁波圖像
5、所以本次的亮點在於雙中子星合併得到的能量釋放形式不僅僅是引力波（雙黑洞合併幾乎只有引力波），而且伴隨著強大的伽馬暴，對於光學設備來說，意味著不僅僅驗證了激光干涉儀的可靠，也能直觀同步「看到」
6、但是這種看到是延遲的，畢竟電磁波的傳播途徑被沿途的質量彎曲了，所以電磁波和引力波都是光速，但是電磁波卻比引力波更晚到達地球，從某種意義上說，引力波信號還帶來了一個副產品，可以充當重大天文現象的預警裝置，人類可以從容調配設備來等待可以預見的光學現象。
7、正如上面提到的，雙中子星合併的深層更有意思，由於目前對中子星的結構還在猜測之中，所以這次碰撞有了一個研究的契機，除了伽馬暴的估算，還能通過引力波來「聽」它的內部結構
8、由於中子星結構類似於原子核，本次數據對於原子物理意義也極為深遠。關於夸克星的猜想也有望得到重要數據
9、另外還有一個副產品，關於諸如金銀元素的形成，本次重大活動也許能給一個確鑿的答案
10、綜上，意義比伽利略幾個世紀前第一台天文望遠鏡斜指天空更加深遠。可以說，這是一個新時代，無論怎麼褒揚都毫不為過。
就寫這麼多，有空再更新