首个双中子星并合引力波事件被发现 中科院等国内机构捕获重要信息

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北京时间10月16日22: 00，美国国家科学基金会召开新闻发布会，宣布2017年8月17日首次由ligo和virgo发现双中子星合并的引力波事件，引力波事件的电磁对应物由国际引力波电磁对应物观测联盟发现。

极其重要的里程碑事件

今年8月17日，ligo和virgo探测到的引力波事件gw 170817是人类首次直接探测到两颗中子星合并产生的引力波事件。在接下来的几秒钟里，美国宇航局费米伽马射线卫星和欧洲积分卫星都探测到了一个非常弱的短时伽马风暴grb 170817a。世界各地数十个天文设备对gw 170817进行了后续观测，并证实这一引力波事件发生在距离地球1.3亿光年的ngc 4993星系。

“这次发现的引力波事件不同于过去发现的双黑洞合并。它是由两颗中子星合并而成的。该理论预测，双中子星的合并不仅能产生引力波，还能产生电磁波，即引力波电磁对应物。”中国科学院高能研究所研究员熊绍林说:“这是人类首次同时探测到引力波和电磁波。”这是引力波天文学中一个极其重要的里程碑。它在天文学和物理学发展史上具有划时代的意义，并正式开启了多信使引力波天文学的时代。”

据了解，引力波是在爱因斯坦于1916年建立广义相对论后预测出来的。在极端天体物理过程中，重力场迅速变化，产生时间空扰动并向外扩散，称为“时间空波纹”。引力波的直接探测刚刚获得了2017年的诺贝尔物理学奖。

“护目镜”成功监控了疫情爆发区域

中国第一台空硬x射线调制望远镜“贵燕”成功地监测了引力波事件发生时引力波源所在的天空区域，并严格限制了高能区伽马射线电磁对应物(简称引力波闪光)的辐射特性，为全面了解引力波事件和引力波闪光的物理机制做出了重要贡献。相关的检测结果发表在报道这一历史性发现的研究论文中

由于这一引力波事件的重大意义，天文学家使用了大量地面和空望远镜进行观测，形成了天文史上罕见的全球规模的联合观测。然而，当引力波事件发生时，只有四架x光和伽马射线望远镜成功地探测到爆炸的天空区域，中国的“贵燕”望远镜就是其中之一。

在这些望远镜中，“贵燕”在0.2 ~ 500万电子伏(mev)能量区具有最大的探测和接收面积和最佳的时间分辨率，因此它在引力波闪光的mev能量区(伽玛射线爆发编号grb 170817a)对伽玛射线辐射的探测能力最强。

“人们普遍预计，像这次事件这样的近距离双中子星产生的引力波闪光将极其明亮，但这种引力波闪光出乎意料地微弱，特别是在mev能量区。辐射非常弱，导致没有望远镜(包括护目镜)探测到这个能量区的引力波闪光。”熊绍林告诉《中国科学技术杂志》，“但是‘鬼眼’对引力波闪光在兆电子伏能量区的辐射特性有严格的上限，因为它有很强的探测能力。”

鉴于“引人注目”的观测极限的重要性，中国不仅以合作小组的形式加入了报道这一历史性发现的论文，而且还在论文主体部分报道了观测结果；此外，《归言》的详细分析结果在10月16日以独立论文的形式发表在《中国科学:物理、力学和天文学》的英文版上。

值得注意的是，“鬼眼”最初的设计目标是探测银河系中的x光物体，如黑洞和中子星，并研究极端重力场下的物理规律。通过创新性地使用“贵岩”辅助探测器，项目团队获得了探测伽马射线爆发和引力波的电磁对应物的额外能力，使其成为世界上运行的最重要的伽马射线爆发监测设备之一，大大扩展了望远镜的科学输出。

据科研人员介绍，中国科学院高能物理研究所基于“护目镜”望远镜技术，还提出了引力波高能电磁对应物全天监测项目，专门探测引力波闪光，并命名为“闪电”。“闪电”采用针对性优化设计，不仅可以同时监测全天随机爆发的引力波闪烁，而且探测阈值更低，监测灵敏度更高，定位能力更强，对引力波闪烁的综合探测性能远远超过现有望远镜。

目前，雷电的大部分关键技术研究和方案设计已经完成。如果项目立即启动，可以在2020年前发射l . 空，赶上灵敏度最高的ligo和virgo等引力波探测器的联合观测，获得最大的科学产出，使中国在引力波电磁同行的探测和研究方面达到国际领先水平。

“贵燕”望远镜由国防科技工业局和中国科学院共同资助建造。2017年6月15日，它从酒泉卫星发射中心发射，并开始为期五个月的试运行。在参与此次引力波事件观测时，“桂岩”号刚刚投入试运行两个月。试运行后，“桂燕”将正式进行科学观测，同时继续监测和研究引力波闪烁。

南极勘测望远镜获得重要数据

在美国国家科学基金会召开新闻发布会的同时，中文期刊《科学通报》英文版通过国际合作伙伴爱思唯尔的全球出版平台，发布了中国科学院紫金山天文台与中外各合作单位合作的最新观测结果，相关研究论文于16日晚10时发布。

中国科学院南极天文研究中心主任、紫金山天文台研究员王立凡介绍，自北京时间2017年8月18日21时10分，即引力波事件发生后24小时，中国南极考察望远镜ast3合作小组使用了运行在中国南极昆仑站的第二架ast3-2望远镜。引力波事件gw 170817被有效地观测到。这一观测一直持续到8月28日，在此期间获得了大量重要数据并进行探测。这些数据显示，约1%的太阳质量(超过3000个地球质量)是由双中子星的合并而喷射出来的，这些物质以0.3倍光速被抛入行星际空空间。在喷射过程中，一些材料被合成并形成比铁重的元素。因此，引力波的发现证实了双中子星合并事件是宇宙中大多数超重元素(金和银)的起源。

Ast3-2是安装在中国昆仑站的第二架南极巡天望远镜。有效透光孔径50厘米，是南极现存最大的光学望远镜，完全实现了极端环境下无人值守的自动观测。目前，ast3-2主要进行天文研究，如超新星探测、系外行星搜索和引力波光学对应物探测。

中国南极天文中心是由中国科学院紫金山天文台、中国科学院南京天文光学技术研究所、中国国家海洋局极地研究所和中国科学院国家天文台共同发起成立的研究机构。2006年12月25日在紫金山天文台正式宣布成立，现已成为促进中国南极天文学研究和国际合作交流的平台。

图1:“护目镜”望远镜示意图

图2:双中子星的合并过程可以产生引力波和电磁波(网络图片)

图3:第二架南极勘测望远镜ast3-2

图4:8月18日观测窗内AST3-2的引力波光信号(红色方框)

[我想纠正错误]主编:任景熙