险些错过的中子星引力波,为何引起天文界震动

2017-10-17 | 见丰网
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多国天文学家16日宣布首次直接探测到双中子星合并产生的引力波及其伴随的电磁信号。这是人类历史上第一次实现引力波的多信使观测,为认识宇宙提供了电磁天文学单独所不能实现的新机会。那么,中子星引力波怎么探测?为什么重要?解答了哪些疑问?还存在哪些问题?新华社记者就此采访了有关科学家。

【险些错过】

引力波由黑洞等天体在碰撞过程中产生,可把它想象成石头丢进水里产生的波纹。100多年前,爱因斯坦的广义相对论预言了引力波的存在,但直到2015年才首次获得证实。

8月17日,美国“激光干涉引力波天文台”(LIGO)捕捉到这次的中子星引力波信号。LIGO有两个探测器,分别建在相距3000公里的路易斯安那州利文斯顿市与华盛顿州小城汉福德市。

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美国路易斯安那州利文斯顿市的激光干涉引力波天文台的资料照片。

有意思的是,由于噪声污染,LIGO软件系统起初并没有在利文斯顿探测器的数据中检测到信号,差点让我们与这次重大发现失之交臂。幸运的是,利文斯顿探测器获得的数据足够清晰,促使软件快速确认这是一个引力波信号,并命名为GW170817。

仅仅在LIGO观测到引力波信号后的1.7秒,美国费米太空望远镜探测到名为GRB170817A的伽马射线暴。“费米太空望远镜几乎在同一时间观测到伽马射线暴,让我们更加兴奋,也更有紧迫感,”加州理工学院LIGO数据分析小组负责人艾伦·温斯坦教授回忆说。

LIGO和费米太空望远镜在遇到强信号时,会自动向天文界发送警报。这是一场与时间的赛跑,世界范围内的望远镜后续观测随即启动。大约11个小时后,位于智利的斯沃普望远镜率先观测到此次信号的光学对应物——位于名为NGC4993星系的双中子星系统。

【三个第一】

为什么中子星引力波引起天文界震动?专家们说,主要原因有三个。

首先,第一次探测到双中子星合并。LIGO项目组成员、美利坚大学天体物理学家格雷戈里·哈里告诉新华社记者,此前观测到的引力波均来自黑洞。黑洞完全由扭曲时空构成,本质上没有物质,而中子星却是一个切实星体,观测两个中子星合并与观测两个原子核合并“并没有什么不同”,因此能深入了解核物质的行为。

哈里说,中子星引力波可以用来直接测量到源的距离,而相应的电磁信号给出了速度,由此可用来校准宇宙膨胀速度,即所谓哈勃常数,从而进一步回答宇宙从哪里来、又往哪里去等重大问题。

其次,第一次同时观测到来自同一个天文事件的引力波和电磁波。通过X光、紫外、可见光、红外及射电波的观测,使得确认宿主星系成为可能,并第一次提供一副关于包含中子星的双星合并后的完整物理图景。这一事件展示了引力波与电磁波等不同研究团队之间开展合作的重要性,也标志着多信使天文学跨入新时代。

“我想说的是,这是第一次我们既能‘看到’也能‘听到’一个天文事件,这些不同的‘感官’体验将能给我们很多信息,”哈里说,“引力波天文学才刚刚开始,随着21世纪科技向前发展,我们可以期待引力波观测将为宇宙学、天文学、天体物理学、核物理学和引力学以及其他领域带来更多见解。”

第三,地面红外望远镜探测到了中子俘获过程,从而首次提供确凿证据证实中子星合并就是宇宙金、铂等超铁元素的主要起源,而之前天文学家只是推测。

南非夸祖卢-纳塔尔大学的引力波研究专家马寅哲在发给记者的电子邮件中开玩笑说:“如果有

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【责任编辑:阿诺】
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