謎底揭曉:人類首次發現雙中子星碰撞出的引力波

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驚動瞭全世界的預告,終於揭曉答案。

據新華社消息,全球多國科學傢 16 日同步舉行新聞發佈會,宣佈人類第一次直接探測到來自雙中子星合並的引力波,並同時 " 看到 " 這一壯觀宇宙事件發出的電磁信號。

美國東部時間 8 月 17 日 8 時 41 分(北京時間 20 時 41 分),美國 " 激光幹涉引力波天文臺 "(LIGO)捕捉到這個引力波信號。此後 2 秒,美國費米太空望遠鏡觀測到同一來源發出的伽馬射線暴。

這是人類歷史上第一次使用引力波天文臺和電磁波望遠鏡同時觀測到同一個天體物理事件,標志著以多種觀測方式為特點的 " 多信使 " 天文學進入一個新時代。

" 幾十年來,我們一直孜孜以求準備探測雙中子星合並的引力波," 美國加州理工學院 LIGO 數據分析小組負責人艾倫 · 溫斯坦教授說," 那天早上,我們所有的夢想成真。"

LIGO 項目組在美國華盛頓發佈這一重大發現。中國、德國、英國和法國等國科學傢也各自舉行新聞發佈會。相關論文發表在《科學》《自然》等學術期刊上。

引力波是由黑洞、中子星等碰撞產生的一種時空漣漪,宛如石頭丟進水裡產生的波紋。百年前,愛因斯坦廣義相對論預言瞭引力波的存在,但直到 2015 年人類才首次探測到引力波,3 名美國科學傢因此獲得今年的諾貝爾物理學獎。

在 8 月 17 日的事件中,全球約 70 個地面及空間望遠鏡從紅外、X 射線、紫外和射電波等波段開展觀測,確認引力波信號來自距地球約 1.3 億光年的長蛇座內 NGC4993 星系。

美國田納西大學天體物理學教授邁克爾 · 吉德裡告訴新華社記者,多信使天文學結合使用多種探測手段,是引力波天文學的一個 " 聖杯 "," 這樣的探測將在天文學和天體物理的許多領域開啟全新的探索途徑。"

中國紫金山天文臺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,中子星合並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‘巨型黃金制造廠’。"

天文臺 " 賣關子 ":周一晚 10 點泄露什麼天機?

據科技日報報道,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。

在國外,美國國傢科學基金會將在北京時間 16 日 22 時舉行發佈會,介紹美國激光幹涉引力波天文臺(LIGO)和歐洲處女座(Virgo)引力波探測器及其全球合作夥伴的新發現。同日,歐洲南方天文臺將宣佈 " 一個先前從未觀測到的天文現象的開創性發現 "。

在國內,清華大學 LIGO 科學合作組織工作組將在北京時間 10 月 17 日發佈最新引力波探測和研究成果。據悉,國內其他相關研究機構也將有所動作。

如此步調一致,看來真的要搞大新聞!雖然目前無法得知到底是何重大發現,但梳理天文圈近期動態,卻可推測一二。

從幾傢科研機構透露的信息來看,這次發現應與引力波相關。

既然如此,不妨梳理一下這兩年關於引力波的大事件:從 2015 年 9 月到今年 1 月,LIGO 曾先後 3 次單獨探測到引力波。今年 8 月,LIGO 和 Virgo 共同探測到引力波。這 4 次引力波信號均來自雙黑洞並合。剛剛過去的 10 月 3 日,3 名科學傢憑借為 LIGO 探測器建設和發現引力波所作貢獻一舉奪得 2017 年諾貝爾物理學獎。

再細細回顧,引人註目的大事件之間,還有一段 " 小插曲 "。

8 月 18 日,美國德克薩斯大學奧斯汀分校天文學傢克雷格 · 維勒在推特發文稱:"LIGO 驚人新發現,伴有光學對應體。超乎想象!"1 小時後,華盛頓大學天文學傢皮特 · 尤西姆在推特透露更多細節:LIGO 觀測到星系 NGC4993 內的引力波信號,由兩個中子星並合產生,距離地球 1.3 億光年。

兩個天文學傢的爆料讓天文圈騷動起來。因為如果真如他們所言,意味著 LIGO 發現瞭新的引力波!

" 這樣的探測將標志著天文學步入新時代。"《自然》官網 8 月發表分析文章稱,與此前發現的引力波信號相比,雙中子星並合產生的引力波具有不同的特征:雙黑洞並合產生的引力波非常短暫,一般持續 1 秒甚至更短;但雙中子星並合產生的引力波可以持續 1 分鐘之久。

" 更長的引力波信號時長允許科學傢對愛因斯坦的廣義相對論進行更為精確的檢驗。"《自然》官網稱。

除此之外,雙中子星並合產生的引力波,不僅可以作為宇宙的漣漪被 LIGO 這樣的探測設備 " 聽 " 到,同時該並合事件還可以被傳統天文望遠鏡 " 看 " 到。

" 因為黑洞是能量結構,碰撞後不會產生電磁信號,而中子星作為物質結構,碰撞後可以同時帶來電磁信號爆發。" 中科院國傢天文臺研究員張承民接受科技日報記者采訪時說。

這就是為什麼,兩位科學傢爆料後,世界各地的天文望遠鏡紛紛向星系 NGC4993 的方向望去,其中包括美國國傢航空航天局(NASA)的哈勃太空望遠鏡、歐洲南方天文臺的甚大望遠鏡以及阿塔卡瑪大型毫米波 / 亞毫米波陣列等。《自然》官網報道稱,今年 8 月,NASA 的費米伽馬射線太空望遠鏡就從與星系 NGC4993 相同的方向觀測到伽馬射線暴事件。

以上線索,與目前國內外多傢機構同時緊鑼密鼓準備發佈會的狀態也十分契合。但到底是不是發現瞭雙中子星並合產生的引力波信號,我們拭目以待!

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