人类首次发现双中子星引力波 多信使天文学时代到来

[ 录入者:zhangms | 时间:2017-10-19 10:15:56 | 作者:钱童心 | 来源:新浪科技 | 浏览:1239次 ]

作者:钱童心

多国科学家在10月16日宣布,他们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,打开了以多种观测方式为特点的多信使天文学的大门。

“8月17日科学家已经找到了双子星碰撞引力波及其光学对应体,这个问题应该大功告成了。”紫金山天文台副台长常进早在10月3日引力波学者获得诺贝尔物理奖之前就告诉第一财经记者。

包括紫金山天文台在内的70多个全球实验室支持了此次引力波的重大发现和搜索。这次引力波的成功探测不仅进一步确信地证明了引力波的存在,而且证明了千新星(Kilonova)这种形体来源于双子星的合并,标志着多信使天文学的开端。

今年8月17日,美国先进激光干涉引力波天文台Ligo和欧洲激光干涉引力波天文台Virgo共同探测到引力波事件GW 170817,这也是人类首次直接探测到由两颗中子星合并产生的引力波事件。在随后的几秒之内,美国宇航局费米(Fermi)伽马射线卫星和欧洲Integral卫星都探测到了一个极其微弱的短时标伽马暴GRB 170817A。全球十几台天文设备对GW 170817开展观测,确定了此次引力波事件发生在距离地球1.3亿光年之外的编号为NGC 4993的星系中。

自北京时间8月18日21时起,中国南极巡天望远镜AST3合作团队就利用正在中国南极昆仑站运行的第二台望远镜对GW 170817开展观测,一直持续到8月28日,期间获得了大量的数据,并探测到了引力波事件的光学信号。这些数据揭示了双子星合并抛射出约1%的太阳质量(超过3000个地球质量)物质,这些物质以0.3倍光速被抛到星际空间,抛射过程中还合成了大量的超重元素,比如黄金和铂金。因此这次引力波事件也证实了双中子星合并是宇宙中金和铂金等超重元素的起源地。

“科学家们发现了期待中的电磁对应体,标志着多信使天文学的开端,生逢这个时代真是无比幸运,但这一切都还只是开始。”上海天文台副台长沈志强对第一财经记者表示。

自去年2月人类首次宣布发现引力波以来,迄今所报道的四个引力波源均为双黑洞并合事件。然而长期以来,天文学家更加期待探测到来自中子星与中子星或中子星与黑洞并合事件的引力波辐射,因为这些过程中会有少量物质向外抛射,从而发出多种电磁辐射。因为一旦实现,天文学就算是真正迈向了多信使研究领域,即电磁波、引力波、中微子、宇宙线等多种观测手段相结合的天文研究的新时代,更将确凿无疑地解决短伽马暴起源这一几十年来悬而未决的天文难题。

Ligo科学合作组织成员、马普所(Max Plank Institutes)博士后张渊皞对第一财经记者表示:“之所以称电磁对应体是多信使天文学的开端,是因为之前的黑洞碰撞不会有光信号。”

张渊皞解释道,引力波和电磁波来自于两种不同的机制,光学天文台观测的是可见光、红外和x射线以及伽马射线等电磁波波段,而现在引力波和电磁波锁定了同一片天空区域,将不同的观测联系到了一起。

在这项创造天文学历史、具有人类学意义的重大发现中,中国科学家跻身在列,为引力波的发现做出重要贡献。其中不仅包括一直在进行积极探测引力波的清华Ligo工作组,而且刚刚发射运行的中科院“慧眼”天文卫星也在同一时间观测到了此次引力波事件,并迅速发布了观测结果。

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