双中子星并合：人类首次“看到”引力波

互联网 2020-05-27

美国国家自然科学基金会召开媒体见面会，邀请美国激光干涉引力波天文台(LIGO)、欧洲处女座(Virgo)引力波探测器以及世界各地70多家天文台的科学家代表，共同宣布人类首次探测到来自双中子星并合的新型引力波，并“看到”这次并合事件发出的电磁信号。

　　双中子星并合过程示意图。图片来源：NASA官网

　　我国第2台南极巡天望远镜 AST3-2，在8月18日观测窗口期内观测到引力波光学信号(红色方框内)。

　　慧眼望远镜示意图。

　　美国时间16日10时(北京时间16日22时)，美国国家自然科学基金会召开媒体见面会，邀请美国激光干涉引力波天文台(LIGO)、欧洲处女座(Virgo)引力波探测器以及世界各地70多家天文台的科学家代表，共同宣布人类首次探测到来自双中子星并合的新型引力波，并“看到”这次并合事件发出的电磁信号。

　　探测到中子星并合的引力波信号及光学对应物，早在8月份就已经传言四起。这次发布会确认，美国东部时间8月17日8时41分，LIGO捕捉到这一引力波信号GW170817，由距离地球1.3亿光年的长蛇座NGC4993星系内两个中子星并合产生。随后，美国国家航空航天局(NASA)的费米伽马射线望远镜在发现引力波信号的NGC4993星系内，探测到一个持续时间大约2秒的短伽马暴(编号为GRB170817A)。随后包括欧洲南方天文台(ESO)甚大望远镜、哈勃太空望远镜、钱德拉X射线天文台以及阿塔卡玛大型毫米/亚毫米波阵列等全球数十家天文台两天内对准NGC4993星系，共同观测到了这次双中子星并合事件。

　　LIGO团组的科学家们最近刚因在引力波研究方面的成就获得了2017年诺贝尔物理学奖。2015年9月14日，LIGO研究团队首次探测到引力波，并在2016年2月份对外发布了相关结果。自那以后，研究人员又陆续确认了三次引力波事件，最近的一次信号首次由LIGO以及Virgo共同探测。这四次引力波信号都是源自宇宙深处两个黑洞并合产生，不会发射电磁波，而天文学家们一直在期待另一种形式的引力波事件——双中子星并合，因为这种并合产生的引力波会伴随电磁波等发光信号，从而可以被传统望远镜直接探测到，所以，每次LIGO发现引力波信号，许多天文学家会利用望远镜跟进观测，希望成为发现电磁波小亮点的“第一个吃螃蟹者”。

　　根据现有理论，黑洞或中子星与中子星并合后，至少会产生引力波、千新星、千新星射电辐射、短伽马暴和短伽马暴余辉这五类信号，其中千新星是并合后产生的金银等放射性物质形成，其在衰变中会释放大量高能射电辐射，而短伽马暴以及包括X射线、射电等多波段辐射在内的短伽马暴余辉，则是由另一部分物质在黑洞周围形成的“黑洞—吸积盘”系统，与星际物质相互作用形成。

　　中国南极巡天望远镜

　　探测到引力波首例光学信号

　　中国科学院南京紫金山天文台16日22时发布重大消息称：中国南极巡天望远镜追踪探测到引力波事件的首例光学信号，并证实双中子星并合事件是宇宙中大部分超重元素(金、银)的起源地。

　　自北京时间2017年8月18日21时10分起(即距离引力波事件发生24小时后)，中国南极巡天望远镜AST3合作团队利用正在中国南极昆仑站运行的第2台望远镜AST3-2对GW170817开展了有效的观测，此次观测持续到8月28日，期间获得了大量的重要数据，并探测到此次引力波事件的光学信号。这些数据揭示了此次双中子星并合抛射出约1%太阳质量(超过3000个地球质量)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。因此，这次引力波的发现，证实了双中子星并合事件是宇宙中大部分超重元素(金、银)的起源地。而过去，我们仅知道宇宙大爆炸产生了氢、氦等元素，大质量恒星爆发产生铁等元素，而对其他重铁元素究竟是怎么来的则一无所知，这也就意味着我们人类在探测未知世界的路上更近了一步。

　　中国科学院紫金山天文台研究员吴雪峰表示，AST3-2在南极地区观测双中子星并合产生的引力波事件有极大的便利，不仅地面干扰较小，且连续观测时间更长。而在南极地区的所有天文望远镜中，仅有我国AST3-2观测到引力波事件的光学信号，其他均未观测到。

　　AST3-2是我国在昆仑站安装的第二台南极巡天望远镜。其有效通光口径50厘米，是南极现有最大的光学望远镜，并且完全实现了极端环境下的无人值守全自动观测。目前，AST3-2主要进行超新星巡天、系外行星搜寻、引力波光学对应体探测等天文研究。

内容来源：科技日报

责任编辑：展源

审　　核：何发

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