新引力波的發(fā)現(xiàn)讓整個(gè)天文界震動(dòng)！引力波是什么？網(wǎng)友的關(guān)注點(diǎn)卻...

導(dǎo)讀

北京時(shí)間10月16日晚上10點(diǎn)，一條令天文界震動(dòng)的新聞發(fā)布！包括美國、中國在內(nèi)的多國科學(xué)家同時(shí)宣布，成功探測(cè)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。但是網(wǎng)友關(guān)注的卻是……

北京時(shí)間2017年10月16日22點(diǎn)，美國國家科學(xué)基金會(huì)召開新聞發(fā)布會(huì)，宣布人類第一次直接探測(cè)到來自雙中子星合并的引力波。中國、德國、英國和法國等國科學(xué)家也各自舉行新聞發(fā)布會(huì)。

AST3-2在8月18日觀測(cè)窗口期內(nèi)引力波光學(xué)信號(hào)（紅色方框內(nèi)）。

美國東部時(shí)間8月17日8時(shí)41分（北京時(shí)間20時(shí)41分），美國“激光干涉引力波天文臺(tái)”（LIGO）捕捉到這個(gè)引力波信號(hào)。此后2秒，美國費(fèi)米太空望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到同一來源發(fā)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(tái)和電磁波望遠(yuǎn)鏡同時(shí)觀測(cè)到同一個(gè)天體物理事件，標(biāo)志著以多種觀測(cè)方式為特點(diǎn)的“多信使”天文學(xué)進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代。

引力波的源頭，終于出現(xiàn)在視線中

這是人類第五次探測(cè)到引力波。然而科學(xué)界的興奮之情甚至不亞于第一次探測(cè)到引力波時(shí)。因?yàn)榕c之前被探測(cè)到的四個(gè)引力波信號(hào)不同，這次探測(cè)到的引力波信號(hào)GW170817來自1.3億光年外兩顆并合的中子星，而且科學(xué)家第一次同時(shí)觀測(cè)到了引力波及其電磁對(duì)應(yīng)體，以及科學(xué)家預(yù)言的巨新星現(xiàn)象。

在大概1.3億年以前，兩個(gè)消亡的中子星相撞了在一起，這個(gè)事件的后果就是在接下來的兩個(gè)月里地球進(jìn)入了絕對(duì)嚴(yán)寒的境地。

在1.3億年后的今天（10月16日），來自全球多國的科學(xué)家同步舉行了一場(chǎng)新聞發(fā)布會(huì)，宣布人類第一次有機(jī)會(huì)探測(cè)到由中子星合并產(chǎn)生的引力波。這次事件是由兩中子星合并而產(chǎn)生的引力波，使得全球多個(gè)科學(xué)家同時(shí)通過特種儀器“看到了”這場(chǎng)史無前例的壯觀宇宙事件。

為這一秒的相遇，人類探尋百年

藝術(shù)家想象的雙中子星合并時(shí)發(fā)生的猛烈爆炸。扭曲的時(shí)空網(wǎng)象征著爆炸發(fā)出的引力波，上下兩道光柱代表的是在發(fā)出引力波僅幾秒鐘后會(huì)噴射出的伽馬射線。圖片來源：NSF/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet

引力波是由黑洞、中子星等碰撞產(chǎn)生的一種時(shí)空漣漪，宛如石頭丟進(jìn)水里產(chǎn)生的波紋。1916年，愛因斯坦廣義相對(duì)論預(yù)言了引力波的存在，但直到2015年人類才首次探測(cè)到引力波。

美利堅(jiān)大學(xué)天體物理學(xué)家格雷戈里·哈里表示，此前觀測(cè)到的引力波均來自黑洞。黑洞完全由扭曲時(shí)空構(gòu)成，而中子星卻是一個(gè)切實(shí)星體，觀測(cè)兩個(gè)中子星合并與觀測(cè)兩個(gè)原子核合并“并沒有什么不同”，因此能深入了解核物質(zhì)的行為。

就在前不久，引力波的直接探測(cè)獲得了2017年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。探測(cè)引力波電磁對(duì)應(yīng)體對(duì)研究引力波事件、宇宙學(xué)以及基礎(chǔ)物理具有不可替代的決定性作用，因此，科學(xué)家普遍認(rèn)為，引力波研究的下一個(gè)里程碑是發(fā)現(xiàn)引力波事件產(chǎn)生的電磁輻射。

這條新聞意義重大，網(wǎng)友關(guān)注的卻是……

這個(gè)新聞在天文學(xué)界的影響力究竟有多大呢？@果殼網(wǎng)微博稱就這一雙子星合并事件，目前已產(chǎn)生了30多篇論文…這個(gè)數(shù)字還會(huì)增加……

然而，天文界的狂歡卻并沒有引起很多網(wǎng)友關(guān)注，因?yàn)槌怨先罕娊y(tǒng)統(tǒng)表示看不懂……

還有網(wǎng)友在苦口婆心解釋：

但是慢慢地，有人發(fā)現(xiàn)重點(diǎn)被帶歪了……因?yàn)樘岬搅私鹱?hellip;…

報(bào)道稱：“中子星合并是宇宙的‘巨型黃金制造廠’”，中子星的一次碰撞，拋出的碎塊中形成的黃金足有300個(gè)地球那么重。也就是說，你的金戒指或者金項(xiàng)鏈里面，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后的碎塊里產(chǎn)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(zhì)在46億年前凝成了我們的地球。

作為吃瓜群眾，最后也不得不感慨一句：

引力波大新聞，中國沒有缺席！

據(jù)媒體報(bào)道，此次引力波事件天文學(xué)家使用了大量的地面和空間望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè)，形成了一場(chǎng)天文學(xué)歷史上極為罕見的全球規(guī)模的聯(lián)合觀測(cè)。

我國的首顆空間 X 射線天文衛(wèi)星——慧眼 HXMT 望遠(yuǎn)鏡和中國南極昆侖站南極巡天望遠(yuǎn)鏡 AST3 合作團(tuán)隊(duì)運(yùn)行的第 2 臺(tái)望遠(yuǎn)鏡 AST3-2 也檢測(cè)到了此次引力波。

當(dāng)引力波事件發(fā)生時(shí)僅有4臺(tái)X射線和伽馬射線望遠(yuǎn)鏡成功監(jiān)測(cè)到爆發(fā)天區(qū)，中國的“慧眼”望遠(yuǎn)鏡便是其中之一。

慧眼HXMT望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星

據(jù)媒體報(bào)道，我國第一顆空間X射線天文衛(wèi)星——慧眼HXMT望遠(yuǎn)鏡（以下簡稱“慧眼”望遠(yuǎn)鏡）對(duì)此次引力波事件發(fā)生進(jìn)行了成功監(jiān)測(cè)，為全面理解該引力波事件和引力波閃的物理機(jī)制做出了重要貢獻(xiàn)，不僅以合作組形式加入了報(bào)告本次歷史性發(fā)現(xiàn)的論文（即發(fā)現(xiàn)論文），而且在論文的正文部分報(bào)告了觀測(cè)結(jié)果。該論文于10月16日正式發(fā)表。

雙中子星并合過程既能產(chǎn)生引力波，又能產(chǎn)生電磁波（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

同時(shí)，中國南極昆侖站南極巡天望遠(yuǎn)鏡 AST3 運(yùn)行的第 2 臺(tái)望遠(yuǎn)鏡 AST3-2 也檢測(cè)到了此次引力波。

南極巡天望遠(yuǎn)鏡 AST3-1（左）， AST3-2（右） 安裝在南極冰穹 A（2016 年 1 月）。

中國在引力波電磁對(duì)應(yīng)體的探測(cè)研究上或達(dá)國際領(lǐng)先水平

“慧眼”望遠(yuǎn)鏡本來的設(shè)計(jì)目標(biāo)是探測(cè)黑洞和中子星等銀河系內(nèi)的X射線天體，研究極端引力場(chǎng)條件下的物理規(guī)律。項(xiàng)目組通過對(duì)慧眼望遠(yuǎn)鏡輔助探測(cè)器的創(chuàng)新性使用，獲得了額外的探測(cè)伽馬暴及引力波電磁對(duì)應(yīng)體的能力，使其成為國際上正在運(yùn)行的最重要的伽馬射線暴監(jiān)測(cè)設(shè)備之一，大大擴(kuò)展了望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)產(chǎn)出。

慧眼HXMT衛(wèi)星巡天觀測(cè)模式示意圖

參與本次引力波事件觀測(cè)時(shí)，慧眼望遠(yuǎn)鏡剛剛試運(yùn)行2個(gè)月。試運(yùn)行結(jié)束后慧眼望遠(yuǎn)鏡將開始正式的科學(xué)觀測(cè)，同時(shí)繼續(xù)監(jiān)測(cè)研究引力波閃。

此外，在LIGO合作組2016年宣布探測(cè)到引力波之后，發(fā)現(xiàn)引力波事件的電磁對(duì)應(yīng)體便成為最重要的天體物理問題之一。在慧眼望遠(yuǎn)鏡的技術(shù)基礎(chǔ)之上，中國科學(xué)院高能物理研究所提出了專門探測(cè)引力波閃的引力波高能電磁對(duì)應(yīng)體全天監(jiān)測(cè)器項(xiàng)目（GECAM），并將其命名為“閃電”。

“閃電”采用針對(duì)性優(yōu)化設(shè)計(jì)，不僅能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)全天隨機(jī)爆發(fā)的引力波閃，而且具有更低的探測(cè)閾值、更高的監(jiān)測(cè)靈敏度以及更好的定位能力，對(duì)引力波閃的綜合探測(cè)性能遠(yuǎn)超現(xiàn)有望遠(yuǎn)鏡。

中科院高能物理研究所研究院熊少林說：“目前，在中國科學(xué)院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究計(jì)劃的支持下， “閃電”項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)以及方案設(shè)計(jì)的大部分工作已經(jīng)完成。如果立即立項(xiàng)，可以在2020年前發(fā)射升空，從而趕上與最佳靈敏度的LIGO和Virgo等引力波探測(cè)器進(jìn)行聯(lián)合觀測(cè)，并與“慧眼”望遠(yuǎn)鏡聯(lián)合獲得寬能區(qū)范圍內(nèi)引力波閃的性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)最大的科學(xué)產(chǎn)出，使我國在引力波電磁對(duì)應(yīng)體的探測(cè)研究上達(dá)到國際領(lǐng)先水平。”

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