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“看见”引力波 这次科学盛宴中国没有缺席

2017-10-19 16:02:57    中国新闻周刊  参与评论()人

“看见”引力波

文/孙文晔

经过一个多月的“谣传”和猜测,天文界的秘密终于被揭晓。全球数十家天文机构先是罕见地相继放话,准备在16日22时同时发布重磅消息,搞得普通民众还以为发现了外星人。吊足胃口后,科学家才宣布,人类首次“看见”了引力波。更严谨地说,是首次探测到1.3亿光年外的中子星并合产生引力波及其“光学对应体”。

10月18日讯,北京时间10月16日晚10点,多国科学家宣布探测到中子星引力波事件,引发广泛关注。此次引力波探测的一大特点是不仅能“听到”,还能“看到”。

发现引力波已不是第一回,为何此次成果令科学家如此重视?

此次发现前所未有之处在于,既捕捉到引力波又测到了碰撞产生的光线。不仅如此,此次还首度获得直接证据,证明中子星合并过程会产生珀、金和铀等重元素。

另外,这也是全球首次联合对同一个天文事件完成联合观测。《自然》杂志曾发表分析文章称,“这样的探测将标志着天文学步入新时代。”

今年8月,美国“激光干涉引力波天文台”(LIGO)和欧洲“处女座”(Virgo)引力波探测器开始合作探测引力波。

幸福来得很突然,8月17日12:41:04 (协调世界时),在近地轨道默默飞驰着的费米-伽马射线太空望远镜向地面自动发送了一条简讯,内容是它刚刚探测到了一次来自宇宙深处的伽马射线爆发。

大约6分钟后, 位于美国的LIGO引力波探测器传来消息,在刚刚探测到的伽马爆发生前1.7秒,探测到一次引力波爆发事件,时间长度100秒左右。

LIGO-Virgo的分析软件比较两信号,得出结论:这不太可能只是一个巧合。13:21:42,加入全球联网系统的望远镜都收到了通知,不仅通报了疑似双中子星并合事件,并初步判定了方位坐标。

同一时间,已通过协议加入了观测合作的中国“慧眼”团队,将在轨运行仅两个月,还处在紧张测试阶段的X射线天文卫星“慧眼”,对准了信号来源的方向。引力波事件发生时,仅有4台X射线和伽玛射线望远镜成功监测到了引力波源所在的天区,慧眼便是其中之一。

而在中科院南极天文中心,南极巡天望远镜AST3-2也追踪到这次引力波事件的光学对应信号。此次观测持续到8月28日,揭示了此次双中子星并合抛射出约1 %太阳质量的物质,这些物质以0.3 倍的光速被抛到星际空间,抛射过程中部分物质核合成,形成比铁还重的元素。

全世界的望远镜都在同一时间指向同一个方向,这让人类不仅“听”到了引力波的“声音”,还“看”到了引力波。

天文学界此前曾四次观测到引力波,但都来自黑洞的合并。黑洞并合时真的是“黑的”,没有电磁波会发射出来,而两个中子星并合时,会在电磁波段释放出巨大的能量,并且可以用传统的电磁波望远镜拍摄出照片。

在广义相对论里,引力波是“时空本身的涟漪”,能够从宇宙“彼端”真实传递信息到地球。LIGO项目组成员、美利坚大学天体物理学家格雷戈里·哈里表示,观测到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。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,从而进一步回答宇宙从哪里来、又往哪里去等重大问题。

引力波天文学方兴未艾,而在这次盛宴中,中国没有缺席。

声明:刊用《中国新闻周刊》稿件务经书面授权

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