美國(guó)時(shí)間10月17日16時(shí)，美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)召開(kāi)媒體見(jiàn)面會(huì)，邀請(qǐng)美國(guó)激光干涉引力波天文臺(tái)、歐洲處女座引力波探測(cè)器以及全球70多個(gè)天文臺(tái)的科學(xué)家共同宣布，人類首次探測(cè)到了一種新型的雙中子星合并產(chǎn)生的引力波，并“看到”了這次合并事件產(chǎn)生的電磁信號(hào)。

引力波信號(hào)和中子星合并的光學(xué)對(duì)應(yīng)物被探測(cè)到，早在8月就有傳言。新聞發(fā)布會(huì)證實(shí)，LIGO在美國(guó)東部時(shí)間2008年8月17日8: 41捕捉到了這個(gè)引力波信號(hào)GW170817，它是距離地球1.3億光年的蝮蛇星系NGC4993中兩顆中子星合并產(chǎn)生的。隨后，美國(guó)宇航局的費(fèi)米伽馬射線望遠(yuǎn)鏡在發(fā)現(xiàn)引力波信號(hào)的NGC4993星系中探測(cè)到一場(chǎng)持續(xù)約2秒鐘的短伽馬風(fēng)暴。然后，全球數(shù)十個(gè)天文臺(tái)，包括歐洲南方天文臺(tái)的超大型望遠(yuǎn)鏡、哈勃空間望遠(yuǎn)鏡空望遠(yuǎn)鏡、錢(qián)德拉X射線天文臺(tái)、阿塔卡馬大毫米/亞毫米波陣，在兩天內(nèi)對(duì)準(zhǔn)NGC4993星系，觀測(cè)到雙中子星合并在一起的事件。

LIGO小組的科學(xué)家最近因在引力波研究方面的成就獲得了2017年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。2015年9月14日，LIGO研究小組首次探測(cè)到引力波，并于2016年2月公布了相關(guān)結(jié)果。從那以后，研究人員相繼證實(shí)了三次引力波事件，最新的信號(hào)首先被LIGO和處女座探測(cè)到。這四種引力波信號(hào)都是宇宙深處的兩個(gè)黑洞結(jié)合產(chǎn)生的，不會(huì)發(fā)出電磁波。天文學(xué)家一直期待著引力波事件的另一種形式——雙中子星組合，因?yàn)檫@種組合產(chǎn)生的引力波會(huì)伴隨著電磁波等發(fā)光信號(hào)，傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡可以直接探測(cè)到。因此，每次LIGO發(fā)現(xiàn)引力波信號(hào)，許多天文學(xué)家都會(huì)用望遠(yuǎn)鏡跟進(jìn)，希望成為發(fā)現(xiàn)電磁波小亮點(diǎn)的“第一個(gè)吃螃蟹者”。

根據(jù)現(xiàn)有理論，當(dāng)黑洞或中子星與中子星合并時(shí)，至少會(huì)產(chǎn)生五種信號(hào)，即引力波、成千上萬(wàn)顆新星、成千上萬(wàn)顆新星射電發(fā)射、短伽瑪暴和短伽瑪暴余輝。其中，數(shù)以千計(jì)的新星是由合并后產(chǎn)生的金、銀等放射性物質(zhì)形成的，會(huì)在衰變中釋放出大量的高能射電輻射，而包括X射線、射電等多波段輻射在內(nèi)的短伽瑪暴和短伽瑪暴余輝則是黑洞周?chē)渌镔|(zhì)形成的“黑洞”。

中國(guó)南極考察望遠(yuǎn)鏡

第一個(gè)探測(cè)引力波的光學(xué)信號(hào)

科技日?qǐng)?bào)南京10月16日電-中科院南京紫金山天文臺(tái)16日22時(shí)發(fā)布重大新聞稱:中國(guó)南極考察望遠(yuǎn)鏡跟蹤探測(cè)到引力波事件的第一個(gè)光學(xué)信號(hào)，確認(rèn)雙中子星合并是宇宙中大多數(shù)超重元素的起源。

自北京時(shí)間2017年8月18日21時(shí)10分起，中國(guó)南極考察望遠(yuǎn)鏡AST3合作小組利用運(yùn)行于中國(guó)南極昆侖站的第二臺(tái)望遠(yuǎn)鏡AST3-2對(duì)GW170817進(jìn)行了有效觀測(cè)。觀測(cè)一直持續(xù)到8月28日，期間獲得了大量重要數(shù)據(jù)，探測(cè)到了這次引力波事件的光學(xué)信號(hào)。這些數(shù)據(jù)揭示，約有1%的太陽(yáng)質(zhì)量是由雙中子星合并噴出的，這些物質(zhì)以0.3倍光速被拋入行星際空間空。在彈射過(guò)程中，合成了一些材料，形成了比鐵重的元素。因此，這一引力波的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了雙中子星合并事件是宇宙中大部分超重元素的起源。過(guò)去我們只知道BIGBANG產(chǎn)生氫、氦等元素，大質(zhì)量恒星爆炸產(chǎn)生鐵等元素，卻不知道其他重鐵元素是怎么來(lái)的，這意味著我們?nèi)祟愒谔剿魑粗澜绲牡缆飞嫌诌~進(jìn)了一步。

中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)研究員吳雪峰表示，AST3-2觀測(cè)南極雙中子星合并產(chǎn)生的引力波事件非常方便，不僅地面干擾少，而且連續(xù)觀測(cè)時(shí)間更長(zhǎng)。在南極地區(qū)的所有天文望遠(yuǎn)鏡中，只有我國(guó)的AST3-2觀測(cè)到了引力波事件的光學(xué)信號(hào)，其他的沒(méi)有。

AST3-2是中國(guó)昆侖站安裝的第二臺(tái)南極巡天望遠(yuǎn)鏡。有效透光孔徑50厘米，是南極現(xiàn)存最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，完全實(shí)現(xiàn)了極端環(huán)境下的無(wú)人值守自動(dòng)觀測(cè)。目前AST3-2主要進(jìn)行超新星勘測(cè)、系外行星搜索、引力波光學(xué)對(duì)應(yīng)物探測(cè)等天文研究。

中國(guó)護(hù)目鏡望遠(yuǎn)鏡

參與監(jiān)測(cè)引力波電磁對(duì)應(yīng)物

科技日?qǐng)?bào)北京10月16日電中國(guó)第一顆X射線天文衛(wèi)星貴燕HXMT望遠(yuǎn)鏡成功監(jiān)測(cè)到雙中子星合并產(chǎn)生的引力波事件發(fā)生時(shí)引力波源所在的天空區(qū)域。它的伽馬射線電磁對(duì)應(yīng)物在高能區(qū)的輻射性質(zhì)受到嚴(yán)格限制，這對(duì)于全面理解引力波事件和引力波閃光的物理機(jī)制做出了重要貢獻(xiàn)。

由于這次引力波事件的重大意義，天文學(xué)家使用了大量的地面和空望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè)，形成了天文史上極為罕見(jiàn)的全球范圍的聯(lián)合觀測(cè)。然而，只有四架X射線和伽馬射線望遠(yuǎn)鏡在引力波發(fā)生時(shí)成功探測(cè)到爆炸的天空區(qū)域，護(hù)目鏡望遠(yuǎn)鏡就是其中之一。

在這些望遠(yuǎn)鏡中，Goggles在0.2—5MeV能量區(qū)的探測(cè)接收面積最大，時(shí)間分辨率最好，因此它對(duì)引力波閃光的MeV能量區(qū)的γ射線輻射的探測(cè)能力最強(qiáng)。雖然一般預(yù)測(cè)類似這次事件的近距離雙中子星合并產(chǎn)生的引力波閃光會(huì)極其明亮，但是這次引力波事件產(chǎn)生的引力波閃光出乎意料的微弱，尤其是MeV能量區(qū)的輻射非常微弱，導(dǎo)致沒(méi)有望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到這個(gè)能量區(qū)的引力波閃光。護(hù)目鏡望遠(yuǎn)鏡憑借其強(qiáng)大的探測(cè)性能，對(duì)引力波閃光在兆電子伏能量區(qū)的輻射特性給出了嚴(yán)格的上限。

值得注意的是，護(hù)目鏡望遠(yuǎn)鏡最初的設(shè)計(jì)目標(biāo)是探測(cè)銀河系中的X射線物體，如黑洞、中子星等，研究極端重力場(chǎng)下的物理規(guī)律。通過(guò)創(chuàng)新性地使用Goggles望遠(yuǎn)鏡的輔助探測(cè)器，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)獲得了探測(cè)伽馬射線爆發(fā)和引力波的電磁對(duì)應(yīng)物的額外能力，使其成為世界上最重要的伽馬射線爆發(fā)監(jiān)測(cè)設(shè)備之一，大大擴(kuò)大了望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)輸出。