10月16日電全球多國科學(xué)家16日同步舉行新聞發(fā)布會(huì)，宣布人類第一次直接探測到來自雙中子星合并的引力波，并同時(shí)“看到”這一壯觀宇宙事件發(fā)出的電磁信號(hào)。
這張由加州理工學(xué)院和牛津大學(xué)提供的圖片顯示的是雙中子星GW170817合并的射電波觀測圖象。新華社發(fā)
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)觀測到同一個(gè)天體物理事件，標(biāo)志著以多種觀測方式為特點(diǎn)的“多信使”天文學(xué)進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代。
“幾十年來，我們一直孜孜以求準(zhǔn)備探測雙中子星合并的引力波，”美國加州理工學(xué)院LIGO數(shù)據(jù)分析小組負(fù)責(zé)人艾倫·溫斯坦教授說，“那天早上，我們所有的夢想成真。”
LIGO項(xiàng)目組在美國華盛頓發(fā)布這一重大發(fā)現(xiàn)。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)。相關(guān)論文發(fā)表在《科學(xué)》《自然》等學(xué)術(shù)期刊上。
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。百年前，愛因斯坦廣義相對(duì)論預(yù)言了引力波的存在，但直到2015年人類才首次探測到引力波，3名美國科學(xué)家因此獲得今年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
在8月17日的事件中，全球約70個(gè)地面及空間望遠(yuǎn)鏡從紅外、X射線、紫外和射電波等波段開展觀測，確認(rèn)引力波信號(hào)來自距地球約1.3億光年的長蛇座內(nèi)NGC4993星系。
美國田納西大學(xué)天體物理學(xué)教授邁克爾·吉德里告訴新華社記者，多信使天文學(xué)結(jié)合使用多種探測手段，是引力波天文學(xué)的一個(gè)“圣杯”，“這樣的探測將在天文學(xué)和天體物理的許多領(lǐng)域開啟全新的探索途徑。”
中國紫金山天文臺(tái)副研究員金志平參與的國際團(tuán)隊(duì)，通過對(duì)此次引力波光學(xué)信號(hào)的觀測和光譜分析，首次提供確鑿證據(jù)證實(shí)，中子星合并是宇宙中金銀等元素的主要起源。金志平說：“這就是宇宙中的‘巨型黃金制造廠’。”
科普：引力波與宇宙級(jí)“盲人摸象”
新華社北京10月16日電(記者黃堃林小春)最新關(guān)于雙中子星合并產(chǎn)生引力波的發(fā)現(xiàn)備受關(guān)注。許多科學(xué)家評(píng)論說，這標(biāo)志著“多信使天文學(xué)”進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代。那什么是多信使天文學(xué)?打個(gè)比方，這就是宇宙級(jí)的“盲人摸象”。
“我們常說天文學(xué)研究是‘盲人摸象’，因?yàn)橛钪嫣罅?，要了解它太難了，一種手段往往只能了解一個(gè)方面的信息，”中國科學(xué)院國家天文臺(tái)科學(xué)傳播中心主任鄭永春研究員說，“引力波提供了一種與以往觀測方式完全不同的手段，使多信使天文學(xué)進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代。”
兩顆中子星的并合會(huì)產(chǎn)生劇烈的爆炸，這樣的事件會(huì)把重元素拋灑到太空中。圖片來源：ESO/L. Calçada/M. Kornmesser
從古人單憑肉眼仰望星辰，到伽利略第一個(gè)將天文望遠(yuǎn)鏡對(duì)向星空，人類曾經(jīng)觀察宇宙的唯一方式就是光線。但這種觀測不僅受到天氣條件的約束，所獲得的信息也受到可見光載體的限制。
隨著科學(xué)的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到在可見光之外，宇宙中還存在X射線、無線電波等看不見的電磁波。通過探測它們，可以觸摸到宇宙這只“大象”的另外一些方面。比如黑洞的引力讓光線也無法逃脫，人們無法看見黑洞，但是它會(huì)釋放出很強(qiáng)的X射線，讓天文學(xué)家得以分析黑洞的若干性質(zhì)。
“X射線、可見光、無線電波都是電磁波，只是波長不同，所以逐漸發(fā)展出‘全波段天文學(xué)’，就是用各種波段來研究同一個(gè)天文現(xiàn)象，能得到更客觀和更深刻的認(rèn)識(shí)，”鄭永春說，“還是用‘盲人摸象’打比方，用不同方式摸得多了，宇宙的‘形態(tài)’也能慢慢呈現(xiàn)出來。”
引力波的發(fā)現(xiàn)，又提供了一種全新的“摸象”方式。引力波是與電磁波本質(zhì)不同的物理現(xiàn)象，雖然百年前愛因斯坦的廣義相對(duì)論就預(yù)言了引力波的存在，但由于相關(guān)信號(hào)非常微弱，直到2015年才由美國“激光干涉引力波天文臺(tái)”(LIGO)第一次探測到由雙黑洞合并產(chǎn)生的引力波信號(hào)。
科學(xué)家想象中的中子星內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖片來源：Wikipedia | 翻譯：易舒序
本次LIGO項(xiàng)目組宣布發(fā)現(xiàn)的引力波，來自距地球約1.3億光年處的雙中子星合并。與黑洞合并只產(chǎn)生引力波不同的是，中子星合并除了產(chǎn)生引力波外，還發(fā)出了大量的電磁波。對(duì)于這次事件，全球約70個(gè)地面及空間望遠(yuǎn)鏡從紅外、X射線、紫外和射電等波段進(jìn)行了觀測。這是有史以來第一次，人類同時(shí)探測到來自同一個(gè)天文事件的引力波與電磁波。
這就是讓天文學(xué)家感到興奮的“多信使天文學(xué)”。引力波和電磁波作為不同的“信使”，可以告訴我們同一個(gè)天文事件在不同方面的信息。美國田納西大學(xué)天體物理學(xué)教授邁克爾·吉德里說，“多信使天文學(xué)”是天文學(xué)家長期追求的“圣杯”，將對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的未來產(chǎn)生巨大影響。
從肉眼觀星到使用望遠(yuǎn)鏡，從“全波段天文學(xué)”到“多信使天文學(xué)”，人類認(rèn)識(shí)宇宙的手段在逐漸豐富，這頭仍有不少謎團(tuán)的宇宙“大象”，最終會(huì)向人類展示出它的真面目。
