“看見”引力波

孫文曄

經過一個多月的“謠傳”和猜測，天文界的秘密終于被揭曉。全球數十家天文機構先是罕見地相繼放話，準備在16日22時同時發布重磅消息，搞得普通民眾還以為發現了外星人。吊足胃口后，科學家才宣布，人類首次“看見”了引力波。更嚴謹地說，是首次探測到1.3億光年外的中子星并合產生引力波及其“光學對應體”。

發現引力波已不是第一回，為何此次成果令科學家如此重視？

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

另外，這也是全球首次聯合對同一個天文事件完成聯合觀測。《自然》雜志曾發表分析文章稱，“這樣的探測將標志著天文學步入新時代?！?/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 （協調世界時），在近地軌道默默飛馳著的費米-伽馬射線太空望遠鏡向地面自動發送了一條簡訊，內容是它剛剛探測到了一次來自宇宙深處的伽馬射線爆發。

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生前1.7秒，探測到一次引力波爆發事件，時間長度100秒左右。

LIGO-Virgo的分析軟件比較兩信號，得出結論：這不太可能只是一個巧合。13：21：42，加入全球聯網系統的望遠鏡都收到了通知，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。

同一時間，已通過協議加入了觀測合作的中國“慧眼”團隊，將在軌運行僅兩個月，還處在緊張測試階段的X射線天文衛星“慧眼”，對準了信號來源的方向。引力波事件發生時，僅有4臺X射線和伽瑪射線望遠鏡成功監測到了引力波源所在的天區，慧眼便是其中之一。

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

全世界的望遠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，并且可以用傳統的電磁波望遠鏡拍攝出照片。

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”真實傳遞信息到地球。LIGO項目組成員、美利堅大學天體物理學家格雷戈里·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的行為。而相應的電磁信號給出了速度，由此可用來校準宇宙膨脹速度，從而進一步回答宇宙從哪里來、又往哪里去等重大問題。

引力波天文學方興未艾，而在這次盛宴中，中國沒有缺席。endprint