重磅 | 昨晚，全世界關注的大新聞終於揭曉了！

為那一秒的相遇，人類探尋百年！

兩個合併中的中子星效果圖

北京時間１６日２２時，科學家們在多國宣布成功探測到第一例雙中子星引力波事件，人類首次窺見引力波源頭的奧秘。我國包括南極巡天望遠鏡ＡＳＴ３－２、國內第一顆空間Ｘ射線天文衛星慧眼望遠鏡在內的多台設備參與觀測引力波事件，我國科研人員還藉助引力波光譜解開了宇宙中金、銀等超鐵元素的產生之謎。

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。「本次探測到引力波以及電磁對應體是天文學家期待已久的重大發現，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。」

引力波事件發生時僅有4台X射線和伽馬射線望遠鏡成功監測到爆發天區，我國第一顆空間X射線天文衛星——慧眼HXMT望遠鏡便是其中之一。中國為全面理解該引力波事件和引力波閃的物理機製做出了重要貢獻，相關探測結果將發表在報告此次歷史性發現的研究論文中。

引力波怎麼探測

據科學家介紹，２０１７年８月１７日，美國激光干涉引力波天文台（ＬＩＧＯ）發現一個新的引力波信號ＧＷ１７０８１７。這個信號是一個由雙中子星合併產生的引力波。全球約７０個地面及空間望遠鏡從紅外、Ｘ光、紫外和射電波等多個波段開展後續觀測。這其中，也包括中國架設在崑崙站的南極巡天望遠鏡ＡＳＴ３－２。

激光干涉引力波天文台（LIGO）

僅僅在ＬＩＧＯ觀測到引力波信號後的１．７秒，美國費米太空望遠鏡探測到名為ＧＲＢ１７０８１７Ａ的伽馬射線暴。「費米幾乎在同一時間觀測到伽馬射線暴，讓我們更加興奮，也更有緊迫感。」加州理工學院ＬＩＧＯ數據分析小組負責人艾倫·溫斯坦教授回憶說。

ＬＩＧＯ和費米在遇到強信號時，會自動向天文界發送警報。這是一場與時間的賽跑，世界範圍內的望遠鏡後續觀測隨即啟動。大約１１個小時後，位於智利的斯沃普望遠鏡率先觀測到此次信號的光學對應物——位於一個叫ＮＧＣ４９９３星系的雙中子星系統。

基於ＡＳＴ３－２獨立收集到的數據，科研人員還計算出，此次兩顆緻密中子星合併的過程共拋射出超過３０００倍地球質量的物質，這些物質攜帶有巨大能量，拋射速度達到０．３倍光速。

引力波也被稱為「時空的漣漪」。１９１６年，愛因斯坦基於廣義相對論預言，劇烈的天體活動會帶動周圍的時空一起波動，這就是引力波的由來。此後百年間，科學界一直在尋找引力波的存在。此前，人類已經發現４例由雙黑洞合併產生的引力波。

雙中子星併合後發出短伽瑪暴和巨新星輻射的示意圖

「沒看到」也重要

身在南京的中科院南極天文中心的年輕成員胡鐳，是第一個注意到南極巡天望遠鏡ＡＳＴ３－２「有情況」的人。

胡鐳告訴記者，８月１８日中午，南極團隊獲知引力波信號準確方位後，立刻調整巡天望遠鏡角度，把望遠鏡觀測角度拉到極限，歷時１０天，每天２小時，終於在預期坐標內看到了那個寶貴的亮點。中國在南極抓住了這個機會！

第二台南極巡天望遠鏡AST3-2

那些「看到」令人狂喜，有的「沒看到」也至關重要。引力波事件發生時，全球僅有４台Ｘ射線和伽馬射線望遠鏡成功監測到爆發天區，中國的空間Ｘ射線天文衛星慧眼望遠鏡便是其中之一。

慧眼望遠鏡是２０１７年６月１５日從酒泉衛星發射中心發射升空的。中科院高能物理研究所的專家說，參與本次引力波事件觀測時，慧眼望遠鏡剛剛試運行２個月。

慧眼望遠鏡帶有高能、中能、低能Ｘ射線望遠鏡和空間環境監測器等科學儀器，能將以自身為圓心的全宇宙３６０度的範圍納入視野之內；能對銀河系進行大天區巡天和掃描，發現新的高能天體；也能藉助伽馬射線暴工作模式，發現其他劇烈爆發現象，可幫助研究宇宙深處大質量恆星的死亡及中子星併合等過程中的黑洞形成。

「大家普遍預計，在兆電子伏特能段，引力波電磁對應體將非常明亮，而事實上，慧眼望遠鏡沒有探測到這樣的輻射，給出了兆電子伏特能段的流強上限，說明它的輻射性質比較複雜，跟理論預言相距甚遠。這同樣是具有歷史意義的發現。」中科院高能所慧眼望遠鏡伽馬暴和引力波電磁對應體研究組負責人熊少林說。

慧眼HXMT望遠鏡衛星

何以震驚天文學界

為什麼中子星引力波引起天文界震動？專家們說，主要原因有三個。

1

首先，這是人類第一次探測到雙中子星合併。ＬＩＧＯ項目組成員、美利堅大學天體物理學家格雷戈里·哈里告訴記者，此前觀測到的引力波均來自黑洞。黑洞完全由扭曲時空構成，本質上沒有物質，而中子星卻是一個切實星體，因此能深入了解核物質的行為。

哈里說，中子星引力波可以用來直接測量到源的距離，而相應的電磁信號給出了速度，由此可用來校準宇宙膨脹速度，即所謂哈勃常數，從而進一步回答宇宙從哪裡來、又往哪裡去等重大問題。

2

其次，這是人類第一次同時觀測到來自同一個天文事件的引力波和電磁波，使得確認宿主星系成為可能。這一事件展示了引力波與電磁波等不同研究團隊之間開展合作的重要性，也標誌著「多信使天文學」跨入新時代。

「我想說的是，這是第一次我們既能『看到』也能『聽到』一個天文事件，這些不同的『感官』體驗將能給我們很多信息。」哈里說，「引力波天文學才剛剛開始，隨著２１世紀向前發展，我們可以期待引力波觀測將為宇宙學、天文學、天體物理學、核物理學和引力學以及其他領域帶來更多見解。」

3

第三，尋到宇宙「黃金之源」。

中國紫金山天文台副研究員金志平參與的國際團隊，通過對此次引力波光學信號的觀測和光譜分析，首次提供確鑿證據證實，中子星合併是宇宙中金銀等元素的主要起源。金志平說：「這就是宇宙中的『巨型黃金製造廠』。」

南非誇祖魯－納塔爾大學的引力波研究專家馬寅哲在發給記者的一份電子郵件中開玩笑說：「如果有人問帶著金戒指的女性朋友，她的金戒指從哪兒來？她應該說，這是從銀河系中的合併中子星那裡產生的。」

雙中子星GW170817合併的射電波觀測圖象

還有哪些未解之謎

本次ＬＩＧＯ項目組宣布發現的引力波，來自距地球約１．３億光年處的雙中子星合併。與黑洞合併只產生引力波不同的是，中子星合併除了產生引力波外，還發出了大量的電磁波。

這就是讓天文學家感到興奮的「多信使天文學」。引力波和電磁波作為不同的「信使」，可以告訴我們同一個天文事件在不同方面的信息。美國田納西大學天體物理學教授邁克爾·吉德里說，「多信使天文學」是天文學家長期追求的「聖杯」，將對相關領域的未來產生巨大影響。

哈里說，如果沒有引力波研究，中子星的許多性質都將是長期懸而未解的謎，包括在強引力作用下怎麼彎曲變形、合併時將會發生什麼情況、質量多大時會形成黑洞等等。

「ＧＷ１７０８１７不能回答所有這些問題，但它給我們提供了以前沒有的信息，並且表明引力波觀測是解答這些問題的一個切實可行的方法。」哈里說。

他指出，迄今探測到的５次引力波信號都與愛因斯坦的廣義相對論理論完全吻合，但廣義相對論卻與量子力學不相容，因此一些觀點認為廣義相對論需要修正。諸如ＧＷ１７０８１７等事件是少數能在引力極限情況下驗證廣義相對論的辦法之一。「我們還有可能觀測到更強、更清晰的信號，那也許能向我們展示愛因斯坦引力理論所不能解釋的東西。」

具體到這次事件，雙中子星合併之後變成了什麼，依然沒有答案。科學家列出了兩種可能性，一種是變成了非常大質量的中子星，另一種是變成了黑洞。但不管是什麼，它的質量大約相當於２．７４個太陽。

引力波天文學時代正在到來

２０１７年的諾貝爾物理學獎，頒給了３名為引力波探測作出重要貢獻的美國科學家。引力波天文學的時代正在到來。

吳雪峰、金志平等研究人員預測，下一個探測亮點應該是中子星、黑洞合併產生的引力波事件。樂觀估計，這一激動人心的發現可能在未來一兩年內就與人類見面。此外，白矮星等天體合併產生的低頻引力波、以及宇宙開端大爆炸產生的原初引力波，還有待進一步探尋。

在這個領域，中國近年來相繼提出「阿里計劃」「天琴計劃」和「太極計劃」，在陸地和空間探測中低頻和低頻引力波。

在「慧眼」的技術基礎之上，中國科學院高能物理研究所提出了專門探測引力波閃的引力波高能電磁對應體全天監測器項目（ＧＥＣＡＭ），並將其命名為「閃電」。

據熊少林介紹，「閃電」不僅能夠同時監測全天隨機爆發的引力波閃，而且具有更低的探測閾值、更高的監測靈敏度以及更好的定位能力，對引力波閃的綜合探測性能遠超現有望遠鏡。如能順利立項，這有望使我國在引力波電磁對應體的探測研究上達到國際領先水平。

中科院紫金山天文台研究員韋大明說：「引力波能幫人類洞悉整個宇宙的起源。如果找到合適的引力波，人們將有機會為大爆炸等一系列基本物理假設找到證據。到那時，人類會以前所未有的方式看到塑造宇宙的力量。」

編輯 | 馮晗

綜合 |新華社、科技日報、量子學派等

天津廣播新媒體編輯部出品

歡迎分享轉發

轉載須註明來源天津廣播（ID：audiotj）

廣告投放請致電 022-23601290