这两天,国内外天文圈不约而同地卖起关子——纷纷声称要有大事宣布,却又个个神秘兮兮、守口如瓶。
北京时间10月16日晚上10点,谜底揭开:
包括美国、中国、德国、英国和法国等在内的多国科学家同时宣布,人类第一次探测到双中子星并合引力波,并同时“看到”该宇宙事件发出的电磁信号。图片显示,中子星并合过程中光谱信号变化证实,宇宙金、铂等超铁元素的主要起源。
能被“看”到的引力波:
本次发现具划时代意义
这是人类历史上第一次使用引力波天文台和电磁波望远镜同时观测到同一个天体物理事件,标志着以多种观测方式为特点的“多信使”天文学进入一个新时代。
AST3-2在8月18日观测窗口期内引力波光学信号(红色方框内)。
引力波是由黑洞、中子星等碰撞产生的一种时空涟漪,宛如石头丢进水里产生的波纹。1916年,爱因斯坦广义相对论预言了引力波的存在,但直到2015年人类才首次探测到引力波。
中国科学技术大学物理学院教授蔡一夫说:“简单说,引力波电磁对应体是指来自同一个天体现象伴随着引力波同时产生的电磁信号。”
熊少林说:“本次发现的引力波事件跟以往发现的双黑洞并合不同,它由两颗中子星并合产生。理论预言双中子星并合不仅能产生引力波,而且能产生电磁波,即引力波电磁对应体。”
因此,本次探测到引力波以及电磁对应体是天文学家期待已久的重大发现,“在天文学以及物理学发展史上具有划时代的意义,正式开启了多信使引力波天文学时代。”
引力波示意图
监测到爆发天区
中国做出重要贡献
这次“引力波大新闻”亮点之一是中国的紫金山天文台南极天文中心能够跟美国宇航局联合发布。
我国包括南极巡天望远镜AST3-2、国内第一颗空间X射线天文卫星慧眼望远镜在内的多台设备参与观测引力波事件,我国科研人员还借助引力波光谱解开了宇宙中金、银等超铁元素的产生之谜。
记者从中国科学院高能物理所获悉,我国第一颗空间X射线天文卫星——慧眼HXMT望远镜(以下简称“慧眼”望远镜)对此次引力波事件发生进行了成功监测,为全面理解该引力波事件和引力波闪的物理机制做出了重要贡献,不仅以合作组形式加入了报告本次历史性发现的论文(即发现论文),而且在论文的正文部分报告了观测结果。
中科院高能物理研究所熊少林研究员介绍:“‘慧眼’望远镜在引力波事件发生时成功监测了引力波源所在的天区,对其伽马射线电磁对应体(简称引力波闪)在高能区(MeV,百万电子伏特)的辐射性质给出了严格的限制,相关探测结果发表在报告此次历史性发现的研究论文中。”
因为此次引力波事件具有极为重要的意义,天文学家使用了大量的地面和空间望远镜进行观测,形成了一场天文学历史上极为罕见的全球规模的联合观测。
然而,引力波事件发生时仅有4台X射线和伽马射线望远镜成功监测到爆发天区,中国的“慧眼”望远镜便是其中之一。
而我国设在南极点冰穹A(也是我国第三个南极科学考察站)的“南极巡天望远镜”也在这次科学观测中发挥了重要作用。
身在南京的中科院南极天文中心的年轻成员胡镭,则是第一个注意到南极巡天望远镜AST3-2“有情况”的人。
胡镭告诉记者,8月18日中午,南极团队获知引力波信号准确方位后,立刻调整巡天望远镜角度,把望远镜观测角度拉到极限,历时10天,每天2小时,终于在预期坐标内看到了那个宝贵的亮点。中国在南极抓住了这个机会!
该事件与你有什么关系?
寻到宇宙“黄金制造厂”
双中子星并合引力波的发现对全球天文学界来说是一次狂欢,其对我们的日常生活有哪些影响呢?
“中子星合并是宇宙的‘巨型黄金制造厂’,借助引力波探究中子星,可以让人类窥见金、银等超铁元素,是如何在宇宙‘盛大焰火’中产生的。”中科院紫金山天文台副研究员金志平参加的国际团队,通过引力波光学信号的观测和光谱分析确定,中子星合并确实是宇宙中金银等超铁元素的主要起源地。
双中子星并合会甩出一些中子星碎块,这些碎块内部会发生快速中子俘获过程,形成大量重元素。
报道称:中子星的一次碰撞,抛出的碎块中形成的黄金足有300个地球那么重。也就是说,你的金戒指或者金项链里面,大部分黄金是至少几十亿年前中子星与中子星或黑洞碰撞后的碎块里产生的。这些碎片被撒入广袤无垠的太空中,其中的一部分与其他大量物质在46亿年前凝成了我们的地球。
“就像两个鸡蛋碰撞,蛋清和蛋黄会掉出来,掉出来的同时会发生一些物理过程,这会产生大量的金元素。”中国科学院国家天文台、西澳大学国际射电天文研究中心在读博士刘博洋用通俗的语言解释了这一现象。
1. LIGO探测器和VIRGO探测器联合观测对引力波源空间位置给出精确限制
2. 整个引力波持续大约100秒
3. 引力波结束后不到2秒,美国天文卫星费米望远镜(Fermi)伽马暴探测器观测到非常短的伽马暴信号
4. 伽马暴提示被发送给全世界天文学家
5. 各国天文学家快速跟踪
6. 伽马暴事件的方位和引力波位置空间和时间非常巧合,就在引力波之后,基本确认两者有关联