這兩天，國內外天文圈不約而同地賣起關子 —— 紛紛聲稱要有大事宣佈，卻又個個神秘兮兮、守口如瓶。
北京時間 10 月 16 日晚上 10 點，謎底揭開：
包括美國、中國在內的多國科學傢同時宣佈，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臺設備參與觀測引力波事件，我國科研人員還借助引力波光譜解開瞭宇宙中金、銀等超鐵元素的產生之謎。
△由美國國傢科學基金會、美國“激光幹涉引力波天文臺”、索諾瑪州立大學和 A.Simonnet 提供的效果圖顯示的是兩個合並中的中子星。新華社發
尋到宇宙“黃金之源”
“中子星合並是宇宙的 ‘ 巨型黃金制造廠 ’，借助引力波探究中子星，可以讓人類窺見金、銀等超鐵元素，是如何在宇宙 ‘ 盛大焰火 ’ 中產生的。”中科院紫金山天文臺副研究員金志平參加的國際團隊，通過引力波光學信號的觀測和光譜分析確定，中子星合並確實是宇宙中金銀等超鐵元素的主要起源地。
報道稱：中子星的一次碰撞，拋出的碎塊中形成的黃金足有 300 個地球那麼重。也就是說，你的金戒指或者金項鏈裡面，大部分黃金是至少幾十億年前中子星與中子星或黑洞碰撞後的碎塊裡產生的。這些碎片被撒入廣袤無垠的太空中，其中的一部分與其他大量物質在 46 億年前凝成瞭我們的地球。
這一次，中國沒有錯過！
引力波由黑洞等天體在碰撞過程中產生，可把它想象成石頭丟進水裡產生的波紋。100 多年前，愛因斯坦的廣義相對論預言瞭引力波的存在，但直到 2015 年才首次獲得證實。
2017 年 8 月 17 日，第 4 例引力波事件發生後的第 3 天，美國激光幹涉引力波觀測臺 LIGO 又發現一個新的引力波信號 GW170817。與前 4 例黑洞合並所產生的引力波不同，GW170817 是一個由雙中子星合並產生的引力波。全球約 70 個地面及空間望遠鏡從紅外、X 光、紫外和射電等多個波段開展後續觀測。
這其中，也包括中國架設在昆侖站的南極巡天望遠鏡 AST3-2。身在南京的中科院南極天文中心的年輕成員胡鐳，是第一個註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瞭那個寶貴的亮點。中國在南極抓住瞭這個機會！
為什麼中子星引力波引起天文界震動？
首先，第一次探測到雙中子星合並。
ＬＩＧＯ項目組成員、美利堅大學天體物理學傢格雷戈裡 · 哈裡告訴記者，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，而中子星卻是一個切實星體，觀測兩個中子星合並與觀測兩個原子核合並“並沒有什麼不同”，因此能深入瞭解核物質的行為。
哈裡說，中子星引力波可以用來直接測量到引力波源頭的距離，而相應的電磁信號給出瞭速度，由此可用來校準宇宙膨脹速度，從而進一步回答宇宙從哪裡來、又往哪裡去等重大問題。
其次，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。
通過Ｘ光、紫外、可見光、紅外及射電波的觀測，使得確認宿主星系成為可能。這一事件展示瞭引力波與電磁波等不同研究團隊之間開展合作的重要性，也標志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，”哈裡說，“引力波天文學才剛剛開始，隨著２１世紀科技向前發展，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。”
第三，地面紅外望遠鏡探測到瞭中子俘獲過程，從而首次提供確鑿證據證實中子星合並就是宇宙金、鉑等超鐵元素的主要起源，而之前天文學傢隻是推測。
南非誇祖魯－納塔爾大學的引力波研究專傢馬寅哲在發給記者的電子郵件中開玩笑說：“如果有人問戴金戒指的女性朋友，她的金戒指從哪兒來？她應該說，這是從銀河系中的合並中子星那裡產生的。”
為那一秒的相遇，人類探尋百年
天體劇烈活動引起的時空擾動，好比在浩渺的宇宙中央投下一顆石子，歷經 10 多億年漫漫星系之旅，時空的漣漪最終與地球邂逅 1 秒。從 1916 年愛因斯坦的預言，到 2016 年 2 月首次確定探測到引力波信號，人類為瞭這最後 1 秒的相遇，苦苦探尋百年。
自首次發現，人類“觸波”的頻率明顯加快。2015 年 12 月、2017 年 1 月和 8 月，人類又先後探測到 3 次由雙黑洞合並觸發的引力波。特別是最新的一次，編號為 GW170814 的雙黑洞引力波被兩臺位於美國的 LIGO 設備和一臺歐洲“處女座”（Virgo）引力波探測器同時找到。3 臺設備聯手發現，大大精確瞭引力波在太空中的方位，引力波探索又向前邁進瞭一大步。
第五次引力波信號也是第一次中子星合並引力波，更是引起瞭全球天文界的一波狂歡。在 8 月 17 日的事件中，全球約 70 個地面及空間望遠鏡從伽馬射線、X 光、紫外、光學、紅外和射電等波段開展後續觀測，確認引力波信號來自地球約 1.3 億光年的長蛇座內 NGC4993 星系，兩顆中子星的質量均不超過太陽的兩倍。
未解之謎
中子星是目前已知最小、最致密的恒星，由大質量恒星在生命最後階段經過超新星爆發形成，與太陽同質量的中子星直徑隻有 20 千米，一小勺中子星物質的質量可達 10 億噸。由於中子星在宇宙中很常見，天文學傢一直期待著發現雙中子星合並的引力波信號。
哈裡說，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、合並時會發生什麼情況、質量多大時會形成黑洞等。
“ＧＷ１７０８１７不能回答所有這些問題，但它提供瞭以前沒有的信息，並且表明引力波觀測是解答這些問題的切實可行方法。”哈裡說。
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。
“到目前為止，我們還沒有獲得任何新線索，愛因斯坦的理論也許正確描述瞭我們的宇宙，無需任何修改或增加內容，”哈裡說，“但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。”
這次事件中，雙中子星合並之後變成瞭什麼，依然沒有答案。科學傢列出瞭兩種可能，一種是變成瞭質量非常大的中子星，另一種是變成瞭黑洞。但不管是什麼，它的質量大約相當於 2.74 個太陽。
新聞鏈接
到底什麼是引力波？
引力波的發現無疑是一個巨大的成果，那麼，究竟什麼是引力波，引力波又能給推動人類的天文學研究和發展帶來什麼呢？
根據愛因斯坦的廣義相對論，時空命令物質如何移動，而物質引導時空如何彎曲。有質量的物體會使它周圍的時空發生扭曲，物體的質量越大，時空就扭曲得越厲害。如果將時空看做一張大橡膠模，然後往上面放一個球，那麼球的質量就會把橡膠模往下壓；這時在旁邊如果再放一個球，那麼可以看到，兩個球分別造成時空彎曲，讓它們逐漸滾向瞭對方，並最終“親密接觸”。按照廣義相對論的思路，引力隻是時空扭曲帶來的必然現象而已。
太陽和地球的關系也是一樣道理，隻不過太陽比地球質量大得多，造成的時空扭曲也更大，所以看上去造成地球在繞著太陽旋轉。當物質分佈發生改變時，時空也會相應變化，這一變化以光速傳播開去，這就是引力波。
相對論中語言瞭強引力場的事件會產生引力波，比如超大質量黑洞合並，脈沖星自傳、超新星爆發等，都是引力波的強有力來源。引力波與宇宙中物質的相互作用是非常微弱的，如果一串引力波迎面通過你，你會不斷發生拉伸和壓縮。但即便是致密雙星並合時產生的引力波，除非你就站在引力波波源附近，否則引力波隻會把你的身高改變一丁點，大概是一個氫原子的一百億分之一。
正是因為如此，引力波可以被用作窺探宇宙深處的工具。引力波本身攜帶著關於波源的信息，如果人類能夠截獲這些信息，我們將能夠利用全新的手段來研究黑洞、中子星等各種天體，弄清發生在宇宙彼端的故事。更重要的是，由於有幾乎不衰減的特性，它能幫我們洞悉整個宇宙的起源。
