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        “看見”引力波

        2017-11-02 21:59:04孫文曄
        中國新聞周刊 2017年40期
        關(guān)鍵詞:看見中子星慧眼

        孫文曄

        經(jīng)過一個多月的“謠傳”和猜測,天文界的秘密終于被揭曉。全球數(shù)十家天文機(jī)構(gòu)先是罕見地相繼放話,準(zhǔn)備在16日22時同時發(fā)布重磅消息,搞得普通民眾還以為發(fā)現(xiàn)了外星人。吊足胃口后,科學(xué)家才宣布,人類首次“看見”了引力波。更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卣f,是首次探測到1.3億光年外的中子星并合產(chǎn)生引力波及其“光學(xué)對應(yīng)體”。

        發(fā)現(xiàn)引力波已不是第一回,為何此次成果令科學(xué)家如此重視?

        此次發(fā)現(xiàn)前所未有之處在于,既捕捉到引力波又測到了碰撞產(chǎn)生的光線。不僅如此,此次還首度獲得直接證據(jù),證明中子星合并過程會產(chǎn)生珀、金和鈾等重元素。

        另外,這也是全球首次聯(lián)合對同一個天文事件完成聯(lián)合觀測。《自然》雜志曾發(fā)表分析文章稱,“這樣的探測將標(biāo)志著天文學(xué)步入新時代?!?/p>

        今年8月,美國“激光干涉引力波天文臺”(LIGO)和歐洲“處女座”(Virgo)引力波探測器開始合作探測引力波。

        幸福來得很突然,8月17日12:41:04 (協(xié)調(diào)世界時),在近地軌道默默飛馳著的費(fèi)米-伽馬射線太空望遠(yuǎn)鏡向地面自動發(fā)送了一條簡訊,內(nèi)容是它剛剛探測到了一次來自宇宙深處的伽馬射線爆發(fā)。

        大約6分鐘后, 位于美國的LIGO引力波探測器傳來消息,在剛剛探測到的伽馬爆發(fā)生前1.7秒,探測到一次引力波爆發(fā)事件,時間長度100秒左右。

        LIGO-Virgo的分析軟件比較兩信號,得出結(jié)論:這不太可能只是一個巧合。13:21:42,加入全球聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的望遠(yuǎn)鏡都收到了通知,不僅通報了疑似雙中子星并合事件,并初步判定了方位坐標(biāo)。

        同一時間,已通過協(xié)議加入了觀測合作的中國“慧眼”團(tuán)隊(duì),將在軌運(yùn)行僅兩個月,還處在緊張測試階段的X射線天文衛(wèi)星“慧眼”,對準(zhǔn)了信號來源的方向。引力波事件發(fā)生時,僅有4臺X射線和伽瑪射線望遠(yuǎn)鏡成功監(jiān)測到了引力波源所在的天區(qū),慧眼便是其中之一。

        而在中科院南極天文中心,南極巡天望遠(yuǎn)鏡AST3-2也追蹤到這次引力波事件的光學(xué)對應(yīng)信號。此次觀測持續(xù)到8月28日,揭示了此次雙中子星并合拋射出約1 %太陽質(zhì)量的物質(zhì),這些物質(zhì)以0.3 倍的光速被拋到星際空間,拋射過程中部分物質(zhì)核合成,形成比鐵還重的元素。

        全世界的望遠(yuǎn)鏡都在同一時間指向同一個方向,這讓人類不僅“聽”到了引力波的“聲音”,還“看”到了引力波。

        天文學(xué)界此前曾四次觀測到引力波,但都來自黑洞的合并。黑洞并合時真的是“黑的”,沒有電磁波會發(fā)射出來,而兩個中子星并合時,會在電磁波段釋放出巨大的能量,并且可以用傳統(tǒng)的電磁波望遠(yuǎn)鏡拍攝出照片。

        在廣義相對論里,引力波是“時空本身的漣漪”,能夠從宇宙“彼端”真實(shí)傳遞信息到地球。LIGO項(xiàng)目組成員、美利堅(jiān)大學(xué)天體物理學(xué)家格雷戈里·哈里表示,觀測到兩個中子星合并與觀測兩個原子核合并“并沒有什么不同”,因此能深入了解核物質(zhì)的行為。而相應(yīng)的電磁信號給出了速度,由此可用來校準(zhǔn)宇宙膨脹速度,從而進(jìn)一步回答宇宙從哪里來、又往哪里去等重大問題。

        引力波天文學(xué)方興未艾,而在這次盛宴中,中國沒有缺席。endprint

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