险些错过的中子星引力波 为何引起天文界震动

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几乎错过的中子星引力波，为什么会引起天文世界的震动|解读

许多国家的天文学家在16日宣布，他们首次直接探测到了引力波和伴随的由双中子星合并产生的电磁信号。这是人类历史上第一次实现引力波的多信使观测，这为理解仅靠电磁天文学无法实现的宇宙提供了新的机会。

去年2月，在DC召开的新闻发布会上，显示屏显示了科学家捕捉到的引力波信号图像。

那么，如何探测中子星的引力波呢？为什么它很重要？你回答了什么问题？还存在哪些问题？新华社记者采访了相关科学家。

[差一点]

引力波是由天体如黑洞在碰撞过程中产生的，这可以被认为是石头扔进水中产生的波纹。爱因斯坦的广义相对论在100多年前就预言了引力波的存在，但直到2015年才首次得到证实。

8月17日，ligo捕捉到了中子星的引力波信号。Ligo有两个探测器，分别位于路易斯安那州的利文斯顿和华盛顿的汉福德，相距3000公里。美国路易斯安那州利文斯顿激光干涉引力波观测站的照片。

有趣的是，由于噪声污染，ligo软件系统一开始没有检测到利文斯顿探测器数据中的信号，这几乎让我们错过了这个重要的发现。幸运的是，利文斯顿探测器获得的数据足够清晰，促使软件迅速确认这是一个引力波信号，其名称为gw170817。

在ligo观测到引力波信号后仅1.7秒，美国的费米台空望远镜就探测到了一个名为grb170817a的伽马射线爆发。加州理工学院ligo数据分析小组负责人艾伦说:“费米台空望远镜几乎同时观测到伽马射线爆发，这让我们更加兴奋、更加迫切。”温斯坦教授回忆道。

当Ligo和Fermitai 空望远镜遇到强信号时，它们会自动向天文圈发出警报。这是一场与时间的赛跑，全世界的望远镜立即开始了后续观测。大约11小时后，智利的斯沃普望远镜率先观测到了这一信号的光学对应物ngc4993星系中的双中子星系统。

[三个第一]

中子星的引力波为什么会引起天文振动？专家说有三个主要原因。

首先，双中子星的合并首次被探测到。格雷戈里，ligo项目小组成员，美国大学天体物理学家。哈利告诉新华社，之前观察到的引力波都来自黑洞。黑洞完全由扭曲的时间空组成，本质上没有物质，而中子星是一颗真正的恒星。观察两颗中子星的合并和观察两个原子核的合并“没有什么不同”，所以我们可以深入了解核物质的行为。Ligo技术人员正在美国路易斯安那州利文斯顿的引力波探测器实验室工作。

哈利说，中子星的引力波可以用来直接测量到源的距离，而相应的电磁信号给出了速度，这可以用来校准宇宙的膨胀速度，即所谓的哈勃常数，从而进一步回答诸如宇宙从哪里来、到哪里去等重要问题。

其次，第一次同时观测到了来自同一天文事件的引力波和电磁波。通过对x光、紫外线、可见光、红外线和无线电波的观察，有可能识别宿主星系，并且首次提供了包括中子星在内的组合双星的完整物理图像。这一事件显示了不同研究团队之间合作的重要性，如引力波和电磁波，也标志着多信使天文学的一个新时代。

“我想说的是，这是我们第一次能够‘看到’和‘听到’一个天文事件。这些不同的‘感官’体验会给我们提供很多信息。”“引力波天文学刚刚开始。随着21世纪科学技术的发展，我们可以期待引力波观测给宇宙学、天文学、天体物理学、核物理、重力等领域带来更多的洞见。”

第三，地面红外望远镜已经探测到了中子俘获过程，从而第一次提供了确凿的证据来证明中子星合并是宇宙中金和铂等超铁元素的主要来源，但天文学家以前只是推测。去年2月，ligo联合创始人基普？索恩(右)和雷纳？韦斯(中)出席了在华盛顿举行的新闻发布会。

南非夸祖鲁-纳塔尔大学的引力波研究专家马尹哲在发给记者的一封电子邮件中开玩笑说:“如果有人问一个戴金戒指的女性朋友，她的金戒指是从哪里来的？她应该说这是由银河系中的合并中子星产生的。”

[未解之谜]

中子星是目前已知的最小、密度最大的恒星，它是由大质量恒星在生命的最后阶段发生超新星爆炸而形成的。与太阳质量相同的中子星直径只有20公里，一勺中子星的质量可以达到10亿吨。由于强大的引力，中子星的表面非常光滑，最高的山只有几毫米高。由于中子星在宇宙中非常普遍，天文学家一直期待着发现由双中子星组合而成的引力波信号。

哈利说，如果没有引力波的研究，中子星的许多性质将在很长一段时间内无法解决，包括在强大的重力作用下如何弯曲和变形，合并时会发生什么，质量会有多大等等。去年2月，ligo执行董事大卫？赖茨向媒体展示了由两个黑洞合并产生的引力波信号图像。

哈利说:“gw170817不能回答所有这些问题，但它为我们提供了我们以前没有的信息，并表明引力波观测是回答这些问题的一种实用方法。”

他指出，迄今为止探测到的五个引力波信号完全符合爱因斯坦的广义相对论，但广义相对论与量子力学不相容。因此，有些观点认为广义相对论需要修正。像gw170817这样的事件是在重力限制下验证广义相对论的少数方法之一。

“到目前为止，我们还没有得到任何新的线索。爱因斯坦的理论可以正确地描述我们的宇宙，而不需要任何修改或增加。”“但我们也可能观察到更强、更清晰的信号，这可能向我们展示爱因斯坦的引力理论无法解释的东西。”

具体到这次事件，两个中子星合并后会发生什么仍然没有答案。科学家列出了两种可能性，一种是成为质量非常大的中子星，另一种是成为黑洞。但是不管它是什么，它的质量大约是2.74个太阳。

(负责编辑:郑松hn002)