重磅！*來(lái)自雙中子星并合的(de)引力波被探測到

重磅！*來(lái)自雙中子星并合的(de)引力波被探測到！-材料電學性能儀ZJ-6型壓電綜合測試儀

2017年10月(yuè)16日，科學家宣布直接探測到了(le)由雙中子星并合産生的(de)時(shí)空漣漪——引力波及其伴随的(de)電磁信号。這(zhè)次發現是由位于美(měi)國的(de)激光(guāng)幹涉引力波天文台（LIGO）和(hé)位于歐洲的(de)室女(nǚ)座幹涉儀（Virgo）引力波探測器，以及其他(tā)70個(gè)地面及空間望遠(yuǎn)鏡共同完成的(de)。這(zhè)标志著(zhe)人(rén)類曆**次使用(yòng)引力波天文台和(hé)其他(tā)望遠(yuǎn)鏡同時(shí)觀測到了(le)同一個(gè)天體物(wù)理(lǐ)事件。

本次發現的(de)重點摘要：

有史以來(lái)，人(rén)類*次同時(shí)觀測到來(lái)自同一個(gè)天文事件的(de)引力波與電磁波。

發現雙中子星引力波

人(rén)類*次看到引力波體的(de)電磁信号

這(zhè)個(gè)被命名爲GW170817的(de)引力波信号于2017年8月(yuè)17日晚上8時(shí)41分(fēn)（北(běi)京時(shí)間）被觀測到。這(zhè)一事件發生在LIGO-Virgo聯合探測到雙黑(hēi)洞并合之後僅僅三天。這(zhè)次觀測由兩個(gè)相同的(de)LIGO探測器完成，它們一個(gè)位于美(měi)國華盛頓州的(de)漢福德，另一個(gè)位于路易斯安那州的(de)利文斯頓。由位于意大(dà)利比薩附近的(de)Virgo探測器提供的(de)信息可(kě)以提升引力波事件的(de)空間定位能力。

圖1： 這(zhè)些圖顯示了(le)GW170817信号在每個(gè)LIGO和(hé)Virgo探測器中的(de)頻(pín)譜。水(shuǐ)平軸是時(shí)間，豎直軸是頻(pín)率。信号從左側靠低處開始，提升至右側的(de)陡峭曲線。

“雙中子星并合”

被認爲是引力波觀測的(de)首要目标

這(zhè)一次的(de)引力波由長(cháng)蛇座中星系NGC 4993的(de)兩顆中子星并合所緻，中子星是目前已知的(de)zui小、zui緻密的(de)恒星，是大(dà)質量恒星在演化(huà)的(de)zui後階段經過超新星爆發形成的(de)。雙中子星系統可(kě)以通(tōng)過萬有引力作用(yòng)相互吸引和(hé)旋進，并發出引力波。在zui終并合前的(de)100秒以内發出的(de)引力波信号正好位于激光(guāng)幹涉儀的(de)靈敏頻(pín)段内，因此有機會被觀測到。同時(shí)，中子星并合以後還(hái)會發出短伽瑪射線暴，該信号在引力波到達地球2秒鐘(zhōng)之後也(yě)被觀測到。

圖2：長(cháng)蛇座的(de)NGC 4993星系（模糊的(de)亮點）

圖3：藝術家關于兩個(gè)并合中的(de)中子星的(de)想象。窄束代表著(zhe)伽瑪暴，而扭曲的(de)時(shí)空網格标志著(zhe)由并合産生的(de)各向同性的(de)引力波。旋轉的(de)物(wù)質團塊是從并合的(de)雙星中抛射出的(de)物(wù)質，可(kě)能導緻了(le)較低能量的(de)電磁信号源。（來(lái)源：國家科學基金會/LIGO/索諾馬州立大(dà)學/A. Simonnet。）

雙中子星并合的(de)引力波信号一直是引力波天文學家們所期望的(de)。中子星的(de)想法zui初是在80多(duō)年前的(de)1934年提出的(de)，經過33年之後，才*次被觀測到。1967年，天蠍座X-1的(de)X射線輻射被證實來(lái)自一個(gè)中子星，而在同一年，*個(gè)射電脈沖星被發現，從那時(shí)起，一些雙中子星系統也(yě)陸續被發現。雙中子星爲廣義相對(duì)論提供了(le)*的(de)觀測檢驗，也(yě)成爲支持引力波存在的(de)*個(gè)堅定證據，随著(zhe)中子星在宇宙中越來(lái)越常見，在LIGO發展的(de)早期，雙中子星并合被認爲是引力波觀測的(de)首要目标。

圖4：顯示由LIGO和(hé)Virgo推定的(de)GW170817位置。兩個(gè)橢圓（藍色和(hé)綠(lǜ)色）分(fēn)别顯示了(le)兩種不同LIGO分(fēn)析代碼得(de)出的(de)定位。十字符号顯示了(le)天蛇座中NGC 4993星系的(de)位置。右側底部的(de)圖顯示了(le)科學家通(tōng)過分(fēn)析引力波估算(suàn)出的(de)到源的(de)距離。

之前LIGO和(hé)Virgo探測到4次來(lái)自雙黑(hēi)洞的(de)引力波信号，在LIGO探測器的(de)敏感頻(pín)段内隻能持續不到一秒的(de)時(shí)間，然而，在8月(yuè)17日探測到的(de)這(zhè)個(gè)信号持續了(le)100秒，并且掃過了(le)LIGO的(de)整個(gè)靈敏頻(pín)段——這(zhè)個(gè)頻(pín)段與一個(gè)普通(tōng)樂(yuè)器能産生的(de)聲波頻(pín)段幾乎相同。數據表明(míng)這(zhè)是兩個(gè)距離地球1.3億光(guāng)年的(de)天體相互旋進而産生的(de)信号，質量也(yě)沒有雙黑(hēi)洞大(dà)，相反，這(zhè)兩個(gè)相互旋進的(de)天體的(de)質量估計爲1.1~1.6倍太陽質量，恰好是中子星的(de)質量範圍。

人(rén)類*次看到引力波體的(de)電磁信号

這(zhè)次的(de)發現打開了(le)等待已久的(de)多(duō)信使天文學的(de)新窗(chuāng)口，就在 GW170817引力波信号到達之後不到兩秒的(de)時(shí)間内，NASA的(de)費米衛星就探測到了(le)一個(gè)伽瑪射線暴，命名爲GRB170817A。随即，*各地的(de)望遠(yuǎn)鏡都開始了(le)忙碌的(de)觀測。在接下(xià)來(lái)的(de)幾個(gè)星期内，天文學家在光(guāng)譜不同波段上都投入了(le)觀測設備，這(zhè)些觀測都驗證了(le)這(zhè)一假設：NGC4993中的(de)兩個(gè)中子星并合，同時(shí)産生了(le)引力波、短伽瑪暴和(hé)千新星。在2015年以前，引力波的(de)觀測是缺席的(de)；2015年到不久前，探測到的(de)引力波事件都是雙黑(hēi)洞并合，沒有令人(rén)信服的(de)電磁波對(duì)應物(wù)被探測到，這(zhè)次的(de)引力波探測實現了(le)引力波與電磁波各波段的(de)聯合觀測。

圖5： 引力波、伽馬射線和(hé)可(kě)見光(guāng)的(de)位置。左邊的(de)小格子展示了(le)90%置信區(qū)間投影(yǐng)區(qū)域，分(fēn)别來(lái)自LIGO（淺綠(lǜ)色），LIGO-Virgo（深綠(lǜ)色），來(lái)自費米與INTEGRAL時(shí)間延遲得(de)到的(de)三角定位（淺藍色），費米GBM（深藍色）。放大(dà)圖展示了(le)宿主星系NGC4993的(de)位置，包括了(le)來(lái)自并合後10.9小時(shí)的(de)Swope光(guāng)學發現圖片（右上方）與在并合20.5天前的(de)圖片（右下(xià)方）。

有史以來(lái)，人(rén)類*次同時(shí)觀測到來(lái)自同一個(gè)天文事件的(de)引力波與電磁波，兩者的(de)協同觀測，展示了(le)聯合引力波、電磁波和(hé)中微子的(de)不同研究團隊之間合作的(de)重要性，标志著(zhe)多(duō)信使天文學與時(shí)域天文學的(de)新時(shí)代就此開啓。