屬于引力波的天文學(xué)時(shí)代來(lái)了！
北京時(shí)間10月16日22點(diǎn)，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)宣布：激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）和室女座引力波天文臺(tái)（Virgo）于2017年8月17日首次發(fā)現(xiàn)雙中子星并合引力波事件（編號(hào)GW170817），國(guó)際引力波電磁對(duì)應(yīng)體觀測(cè)聯(lián)盟發(fā)現(xiàn)該引力波事件的電磁對(duì)應(yīng)體。
“這是人類第一次同時(shí)探測(cè)到引力波及其電磁對(duì)應(yīng)體，這在天文學(xué)及物理學(xué)發(fā)展史上具有劃時(shí)代的意義?！敝锌圃焊吣芪锢硌芯克垩坌l(wèi)星伽馬暴和引力波電磁對(duì)應(yīng)體研究組負(fù)責(zé)人熊少林稱。
“時(shí)空漣漪”
什么是引力波？就好像有人在水池中央攪動(dòng)水面，水面會(huì)以波動(dòng)的形式傳向四方，極端天體物理過(guò)程中，時(shí)間和空間會(huì)在質(zhì)量面前彎曲，并以振動(dòng)的形式向外傳播，這就是人們俗稱的“時(shí)空漣漪”，這些振動(dòng)便是引力波。
1916年，愛因斯坦在廣義相對(duì)論框架下首次提出了引力波的設(shè)想，但其存在與否誰(shuí)都無(wú)法確定，即便愛因斯坦本人。雖然存在是個(gè)謎題，但科學(xué)家們探測(cè)引力波的腳步并未放慢。
2015年9月14日，LIGO團(tuán)隊(duì)捕捉到類似一只鳥兒啁啾聲的信號(hào)，這是由黑洞并合產(chǎn)生的一個(gè)時(shí)間極短的引力波信號(hào)，盡管持續(xù)不到1秒，卻是人類首次探測(cè)到引力波。此后，科學(xué)家們又陸續(xù)探測(cè)到幾例引力波事件。
不過(guò)，跟以往發(fā)現(xiàn)的雙黑洞并合不同，本次發(fā)現(xiàn)的引力波事件由兩顆中子星并合產(chǎn)生?！袄碚擃A(yù)言雙中子星并合不僅能產(chǎn)生引力波，而且能產(chǎn)生電磁波，即引力波電磁對(duì)應(yīng)體。這次探測(cè)，正是天文學(xué)家們期待已久的重大發(fā)現(xiàn)?！毙苌倭终f(shuō)。
2016年，LIGO合作組宣布探測(cè)到引力波后，業(yè)界普遍認(rèn)為引力波研究的下一個(gè)里程碑是發(fā)現(xiàn)引力波事件的電磁對(duì)應(yīng)體。“這對(duì)研究引力波事件、宇宙學(xué)以及基礎(chǔ)物理具有不可替代的決定性作用?！笨茖W(xué)家們認(rèn)為，證實(shí)引力波確實(shí)存在，將徹底改變物理學(xué)對(duì)宇宙的認(rèn)知?？茖W(xué)家將能夠由此來(lái)研究大爆炸事件的后續(xù)影響，還能夠更精確地來(lái)觀察宇宙中遙遠(yuǎn)的角落。源自大爆炸的引力波，還能幫助科學(xué)家更好地理解宇宙的構(gòu)成。
中國(guó)貢獻(xiàn)
對(duì)天文學(xué)家們來(lái)說(shuō)，這的確是一場(chǎng)千載難逢的科學(xué)盛宴：本次LIGO探測(cè)到的引力波信號(hào)持續(xù)百秒左右；引力波信號(hào)結(jié)束后大約2秒，美國(guó)費(fèi)米衛(wèi)星搭載的伽瑪暴監(jiān)測(cè)器以及歐洲INTEGRAL望遠(yuǎn)鏡搭載的SPI-ACS探測(cè)器，均探測(cè)到一個(gè)暗弱的短伽馬暴，跟引力波事件成協(xié)；其后幾天，光學(xué)望遠(yuǎn)鏡還探測(cè)到該引力波源發(fā)出的X射線以及射電波段的電磁輻射。
在這場(chǎng)天文學(xué)史上極為罕見的全球規(guī)模的聯(lián)合觀測(cè)中，中國(guó)亦扮演了不可或缺的角色——引力波事件發(fā)生時(shí)，僅有4臺(tái)X射線和伽瑪射線望遠(yuǎn)鏡成功監(jiān)測(cè)到了引力波源所在的天區(qū)，由國(guó)家國(guó)防科技工業(yè)局和中國(guó)科學(xué)院聯(lián)合資助建造的慧眼望遠(yuǎn)鏡便是其中之一。
“雖然此前人們普遍預(yù)計(jì)像本次事件這樣近距離（約1.3億光年）的雙中子星并合產(chǎn)生的引力波閃將極為明亮，但事實(shí)是閃出乎意料的暗弱?！毙苌倭终f(shuō)，由于引力波在高能區(qū)的輻射十分微弱，一度沒(méi)有望遠(yuǎn)鏡能在這個(gè)能區(qū)內(nèi)探測(cè)到引力波閃。
最初為探測(cè)黑洞和中子星等銀河系內(nèi)的X射線天體而設(shè)計(jì)的慧眼望遠(yuǎn)鏡也不例外。“繼LIGO合作組2016年宣布探測(cè)到引力波后，發(fā)現(xiàn)引力波事件的電磁對(duì)應(yīng)體成為最重要的天體物理問(wèn)題之一?！辫b于此，中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所對(duì)慧眼望遠(yuǎn)鏡的部分性能進(jìn)一步優(yōu)化，增加了探測(cè)引力波電磁對(duì)應(yīng)體的高能輻射的能力。
“在這些望遠(yuǎn)鏡中，‘慧眼’在0.2-5 MeV能區(qū)的探測(cè)接收面積最大、時(shí)間分辨率最好，因此對(duì)引力波閃的百萬(wàn)電子伏特（MeV）能區(qū)的伽馬射線輻射的探測(cè)能力最強(qiáng)。憑借強(qiáng)大的探測(cè)性能，對(duì)該引力波閃在MeV能區(qū)的輻射性質(zhì)給出了嚴(yán)格的上限。”熊少林表示。
不過(guò)，科學(xué)家們的目標(biāo)不止于此。“如果專門探測(cè)引力波閃的引力波高能電磁對(duì)應(yīng)體全天監(jiān)測(cè)器項(xiàng)目能夠立即立項(xiàng)，并在2020年前發(fā)射升空，從而趕上與最佳靈敏度的LIGO和Virgo等引力波探測(cè)器進(jìn)行聯(lián)合觀測(cè)，我國(guó)在引力波電磁對(duì)應(yīng)體的探測(cè)研究上有望達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平?！毙苌倭终f(shuō)。
（原載于《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》 2017-10-24 16版）
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