多國天文學傢 16 日宣佈首次直接探測到雙中子星合並產生的引力波及其伴隨的電磁信號。這是人類歷史上第一次實現引力波的多信使觀測，為認識宇宙提供瞭電磁天文學單獨所不能實現的新機會。
去年 2 月，在華盛頓舉行的新聞發佈會上，顯示屏展現出科學傢們捕捉到的引力波信號圖像。
那麼，中子星引力波怎麼探測？為什麼重要？解答瞭哪些疑問？還存在哪些問題？新華社記者就此采訪瞭有關科學傢。
【險些錯過】
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。
8 月 17 日，美國 " 激光幹涉引力波天文臺 "（LIGO）捕捉到這次的中子星引力波信號。LIGO 有兩個探測器，分別建在相距 3000 公裡的路易斯安那州利文斯頓市與華盛頓州小城漢福德市。
美國路易斯安那州利文斯頓市的激光幹涉引力波天文臺的資料照片。
有意思的是，由於噪聲污染，LIGO 軟件系統起初並沒有在利文斯頓探測器的數據中檢測到信號，差點讓我們與這次重大發現失之交臂。幸運的是，利文斯頓探測器獲得的數據足夠清晰，促使軟件快速確認這是一個引力波信號，並命名為 GW170817。
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。" 費米太空望遠鏡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 和費米太空望遠鏡在遇到強信號時，會自動向天文界發送警報。這是一場與時間的賽跑，世界范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——位於名為 NGC4993 星系的雙中子星系統。
【三個第一】
為什麼中子星引力波引起天文界震動？專傢們說，主要原因有三個。
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 · 哈裡告訴新華社記者，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，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。
LIGO 的技術人員正在美國路易斯安那州利文斯頓市的引力波探測器實驗室內工作。
哈裡說，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瞭速度，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。
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，並第一次提供一副關於包含中子星的雙星合並後的完整物理圖景。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。
去年 2 月，LIGO 聯合創辦者基普 · 索恩（右）與雷納 · 韋斯（中）出席在華盛頓舉行的新聞發佈會。
南非誇祖盧－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。"
【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。由於強引力，中子星的表面十分光滑，最高的山也隻有幾毫米高。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。
去年 2 月，LIGO 執行主任戴維 · 賴茨向媒體展示兩個黑洞合並產生的引力波信號圖像。
"GW170817 不能回答所有這些問題，但它給我們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一個切實可行的方法，" 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。"
具體到這次事件，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性，一種是變成瞭非常大質量的中子星，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。
