大事件!人类首次发现双中子星碰撞出的引力波

2017-10-17 09:57:00 作者:Vincy 分类 : 新闻中心

  北京时间2017年10月16日22点,全球多国科学家同步举行新闻发布会,宣布人类第一次直接探测到“双中子星引力波事件及电磁对应体”,中国科学家和天文设备参与其中。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。

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  这张由加州理工学院和牛津大学提供的图片显示的是双中子星GW170817合并的射电波观测图象。新华社发

  2017年8月17日,LIGO(美国“激光干涉引力波天文台”)和Virgo(欧洲“室女座”引力波探测器)共同探测到的不同以往的新型引力波事件GW 170817,是人类首次直接探测到由两颗中子星并合产生的引力波。随后的几秒之内,美国宇航局Fermi伽马射线卫星和欧洲INTEGRAL卫星都探测到了一个极弱的短时标伽马暴GRB 170817A。

  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。百年前,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,3名美国科学家因此获得今年的诺贝尔物理学奖。

  在8月17日的事件中,全球约70个地面及空间望远镜从红外、X射线、紫外和射电波等波段开展观测,确认引力波信号来自距地球约1.3亿光年的长蛇座内NGC4993星系。

  我国第一颗空间X射线天文卫星——慧眼HXMT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,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,相关探测结果发表在报告此次历史性发现的研究论文中。

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  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)。

  同时,自北京时间2017年8月18日21:10起(即距离此次引力波事件发生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GW 170817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。

  中国科学家获得的这些数据和全球其他天文台的观测结果一起揭示了此次双中子星并合抛射出1 %量级太阳质量(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发生核合成,形成比铁还重的元素。因此,这次引力波光学对应体的发现,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。参与观测的中国紫金山天文台副研究员金志平说:“这就是宇宙中的‘巨型黄金制造厂’。”

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  两颗中子星的并合会产生剧烈的爆炸,这样的事件会把重元素抛洒到太空中。图片来源:ESO/L. Calçada/M. Kornmesser

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  科学家想象中的中子星内部结构。图片来源:Wikipedia | 翻译:易舒序

  这是有史以来第一次,人类同时探测到来自同一个天文事件的引力波与电磁波。引力波和电磁波作为不同的“信使”,可以告诉我们同一个天文事件在不同方面的信息。美国田纳西大学天体物理学教授迈克尔·吉德里说,“多信使天文学”是天文学家长期追求的“圣杯”,将对相关领域的未来产生巨大影响。

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