引力波舉世矚目的第二場盛會,,中國沒有缺席,。北京時間10月16日22時,經(jīng)歷了“重磅預(yù)告”和議論紛紛的一個周末,,全球各大科學(xué)機(jī)構(gòu)終于同時揭曉了天文學(xué)界捂得很辛苦的一個大成果:科學(xué)家們首次探測到壯麗的雙中子星并合產(chǎn)生的引力波,,及其光學(xué)對應(yīng)體。
這不禁令人想起引力波初次亮相的時候,。盡管在2015年就已成功探測到引力波,,“激光干涉引力波天文臺”(LIGO)捂到了2016年2月11日,即愛因斯坦提出廣義相對論百年紀(jì)念時才公開消息,。
這第二次“大事件”,,雖然不如首秀那么舉世震驚,但世界各科研團(tuán)隊(duì)的參與,,卻成了一道蔚然壯觀的風(fēng)景線,。除了LIGO和歐洲“處女座”(Virgo)引力波探測器“聽”到雙中子星合并產(chǎn)生的引力波信號外,全球共有70個地面及空間望遠(yuǎn)鏡共同指向1.3億光年外的NGC4993星系,,“觀看”跟隨引力波而來的光學(xué)信號:X射線,、紫外線、可見光,、紅外線以及射電波等,。
GW170817引力波事件背后的中國全景
中國的身影異常活躍,。中科院南京紫金山天文臺和清華大學(xué)LIGO科學(xué)合作組織工作組事先宣布與LIGO等國際組織聯(lián)合發(fā)布成果,,先聲奪人;消息揭曉后,,中科院、中科院物理所等科研機(jī)構(gòu),,《科技日報》等官方科學(xué)媒體,,果殼網(wǎng)、知識分子,、知社學(xué)術(shù)圈等知名科普新媒體都紛紛第一時間發(fā)稿,,顯是有備而來,。透過這“八仙過海”的圖像,,我們得以拼出一張GW170817引力波事件背后的中國全景:
時間倒回到北京時間8月17日20時41分,,一段持續(xù)了100秒的信號劃過LIGO探測器。數(shù)據(jù)指向了兩個距離地球1.3億光年的相互旋進(jìn)的天體,。分析顯示這個天體系統(tǒng)的質(zhì)量沒有雙黑洞大,,估計為1.1~1.6倍太陽質(zhì)量,恰好是中子星的質(zhì)量范圍,。
幾乎同時,,GRB 170817A伽瑪短暴觸發(fā)了NASA費(fèi)米望遠(yuǎn)鏡(Fermi)的伽馬暴監(jiān)測器。LIGO-Virgo的分析軟件通過比較兩信號,,得出結(jié)論:這不太可能只是一個巧合,。
中國第一顆空間X射線天文衛(wèi)星——“慧眼”HXMT望遠(yuǎn)鏡,在引力波事件發(fā)生時成功監(jiān)測了引力波源所在的天區(qū),,對其伽馬射線電磁對應(yīng)體在高能區(qū)(MeV,,百萬電子伏特)的輻射性質(zhì)給出了嚴(yán)格的限制。
自北京時間2017年8月18日21:10起,,中國南極巡天望遠(yuǎn)鏡AST3合作團(tuán)隊(duì)利用正在中國南極昆侖站運(yùn)行的第2臺望遠(yuǎn)鏡AST3-2對GW 170817開展了有效的觀測,,此次觀測持續(xù)到8月28日,揭示了此次雙中子星并合拋射出約1 %太陽質(zhì)量的物質(zhì),,這些物質(zhì)以0.3 倍的光速被拋到星際空間,,拋射過程中部分物質(zhì)核合成,形成比鐵還重的元素,。來自紫金山天文臺,、南京大學(xué)的研究人員參與了其中的數(shù)據(jù)分析。
除了“自帶裝備”的參與者外,,中國還有始終對引力波探測進(jìn)行技術(shù)支持的幕后英雄,。清華大學(xué)信息技術(shù)研究院LIGO科學(xué)合作組織工作組就在引力波實(shí)時在線數(shù)據(jù)處理和多信使天文學(xué)方面開展了算法設(shè)計、性能優(yōu)化與軟件開發(fā)等方面的工作,。
此外,,在理論層面上,這次中子星并合事件,,也證明了由中國天文學(xué)家,、北京大學(xué)教授李立新及其已故的合作者Bodhan Paczynski預(yù)言的巨新星現(xiàn)象。他們在1998年的構(gòu)想中提出,,中子星并合過程中的拋射物通過快中子復(fù)活過程會產(chǎn)生金,、銀等重元素,還會普遍產(chǎn)生持續(xù)時標(biāo)短于2秒的伽瑪暴,。
天文學(xué)界的“淘金”之旅剛剛開始
由于這次成果間接說明了宇宙中重元素的起源,,一些宣傳把這次事件戲稱為“淘金”事件,。由此衍生出來的大量論文(如《自然》一期在線發(fā)表6篇),也佐證了引力波正是一座科研“富礦”,。
而從中國天文學(xué)家在其中的積極身影來看,,“淘金”之旅才剛剛開始。
首先,,跟NASA動不動就宣布召開“重大”發(fā)布會,,令普通民眾隔三差五就要懷疑外星人是否要入侵地球了比起來,中國的科研機(jī)構(gòu)們在過去顯得過于靦腆,。這次,,中國天文學(xué)界的集體造勢令人耳目一新。在未來,,我們期待中國科學(xué)家們會更有自信,、更積極地宣傳科學(xué)成果。
其次,,隨著引力波信號的到位,,配合電磁波等信號,天文物理正式進(jìn)入多信使時代,。一處音符響起,,無數(shù)根琴弦紛紛撥動,科學(xué)家們得以聆聽到宇宙律動中的更多細(xì)節(jié),。我們可以期待從這座剛剛開啟的富礦中挖掘海量成果,。
最后,中國正在加緊引力波探測器布局,,兵分三路:貴州大窩凼中的“天眼”望遠(yuǎn)鏡FAST將通過脈沖星計時陣列研究引力波,,西藏阿里正通過建設(shè)世界海拔最高的望遠(yuǎn)鏡尋找原初引力波,未來還會把引力波探測衛(wèi)星送上太空,。隨著這些引力波探測器逐漸到位,,中國在天文學(xué)研究上將更為主動,走向引領(lǐng)者,。