posted at 2017.10.16 23:49 by 风信子
中新网10月16日电 据外媒报道，北京时间16日晚10点，美国激光干涉仪引力波天文台(LIGO)在官网宣布，LIGO和Virgo探测器及其他合作伙伴探测到由双中子星合并产生的新型引力波。这是人类首次探测到双中子星合并产生的引力波。
从2015年9月到今年1月，LIGO曾先后3次单独探测到引力波。今年8月，LIGO和Virgo共同探测到引力波。这4次引力波信号均来自双黑洞并合。
刚刚过去的10月3日，3名科学家，瑞典皇家科学院将2017年诺贝尔物理学奖授予Rainer Weiss，Barry C. Barish和Kip S. Thorne，凭借为LIGO探测器建设和发现引力波所作贡献一举夺得2017年诺贝尔物理学奖。
图为Ranier Weiss(资料图)。
据悉，引力波就是黑洞等巨大天体在碰撞时产生的一种特殊的“时空涟漪”，是时空扭曲带来的现象，就像石头被扔进水中所产生的波纹。
该成果由美国“激光干涉引力波天文台”（LIGO）和欧洲“处女座”（Virgo）引力波探测器及全球其他70个地面及空间望远镜共同完成的。相关论文发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。
LIGO团队在2016年2月正式宣布成功探测到由双黑洞并合产生的引力波，完成了爱因斯坦广义相对论的最后一块拼图，由此众望所归地捧走了今年的诺贝尔物理学奖。然而，这次全球共同完成对同一个天文事件的引力波与电磁波的首次联合观测，才正式标志着天文物理掀开多信使时代的新一页。
LIGO的数据指向了两个距离地球1.3亿光年的相互旋进的天体。数据显示这个天体系统的质量没有双黑洞大，估计为1.1~1.6倍太阳质量，恰好是中子星的质量范围。对于噪音背景的分析显示，这种强度的信号是由一致性随机噪音产生的概率低于每8万年一次。
一小勺重达10亿吨的中子星
引力波是爱因斯坦广义相对论中的重要推论。时间和空间会在质量面前弯曲，时空在伸展和压缩的过程中，会产生振动传播开来，这些振动就是引力波。我们在地球上随时随地都可能遭遇来自宇宙中各种源头的引力波：两个黑洞并合、碰撞；中子星旋转、并合；超新星核塌缩等。
LIGO团队此前探测到的4次引力波事件，均由双黑洞形成。全世界都在期待，中子星能出现在引力波事件中。
恒星演化到末期，经由引力探索发生超新星爆炸，根据质量的不同，内核可能被压缩成白矮星、中子星或黑洞。中子星几乎完全由中子构成，是目前已知的最小、致密的恒星。一小勺中子星物质就可能重达10亿吨。双中子星系统在围绕中心旋转的过程中会不断放出引力波，导致系统能量降低，轨道缩小，并最终撞在一起，释放出强烈的引力波。在最终并合前的100秒以内发出的引力波信号正好位于激光干涉仪的灵敏频段内，因此有机会被观测到。
“看”到引力波的余晖
黑洞吸收光，无法被观测到，而中子星则不然。中子星并合过程不但会发射出强列的引力波辐射，还伴随剧烈的电磁辐射，也就是所谓的光学对应体。可以说，在科学家们“听”到中子星引发的引力波事件并定位后，就能运用望远镜“看”到“光”，即电磁波。
上图是双中子星并合的艺术想象。窄束代表着伽马暴，而扭曲的时空网格标志着由并合产生的各向同性的引力波。旋转的物质团块是从并合的双星中抛射出的物质，可能导致了较低能量的电磁信号源。
今年8月份，LIGO和VIRGO开始合作探测引力波。由三处探测器发现的引力波事件不仅更为可靠，也更能准确定位。当时，天文学界已经“谣传”两家发现了带光学对应体的引力波源，疑似由中子星并合产生。不过，消息迅速被当事人删除。而两家天文台在9月底最终发布的结果，是另一次由黑洞并合产生的引力波事件GW170814。
那么，这次这个激动人心的引力波光学对应体究竟是什么呢？
原来，中子星并合以后会发出伽马光子，该信号在引力波到达地球2秒钟之后也被观测到。在其后数周内，这场大并合仍会继续发出其他频段的“光”，包括X射线、紫外线、可见光、红外线以及射电波等。
一场科学盛宴：多信使天文学
经历了一个月多的“谣传”和猜测，这个天文学界人人都心知肚明的秘密终于被揭晓。
北京时间8月17日20时41分，LIGO捕捉到时长100秒的GW170817引力波信号。此时，升级为高新LIGO后的第二轮科学观测正接近尾声，而Virgo处于刚刚开始升级为高新Virgo的第一次运行。
几乎同时，GRB 170817A伽玛短暴触发了NASA费米望远镜（Fermi）的伽马暴监测器。LIGO-Virgo的分析软件通过比较两信号，得出结论：这不太可能只是一个巧合。
随后，全球各大望远镜纷纷启动后续探测……
这次成果的科学意义毋庸置疑。科学家们对中子星演化、引力波来源、伽玛暴来源的了解更进一步，后续仍会有更多重要的数据和论文发表。而更重要的或许是这场“群像”性质的天文盛宴：随着引力波这个重要角色到位，“多信使天文学”掀开了新的一页，天文物理的“全球化”也必然地更进一步。
引力波天文时代到来了。正如2017年诺奖得主Barry Barish接受记者专访时所言：从LIGO探测到引力波起，新一代的天文物理研究者就已绕不开它。
在8月17日的事件中，全球约70个地面及空间望远镜从红外、X射线、紫外和射电波等波段开展观测，确认引力波信号来自距地球约1.3亿光年的长蛇座内NGC4993星系。美国田纳西大学天体物理学教授迈克尔·吉德里告诉新华社记者，多信使天文学结合使用多种探测手段，是引力波天文学的一个“圣杯”，“这样的探测将在天文学和天体物理的许多领域开启全新的探索途径。”
中国紫金山天文台副研究员金志平参与的国际团队，通过对此次引力波光学信号的观测和光谱分析，首次提供确凿证据证实，中子星合并是宇宙中金银等元素的主要起源。
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