【中国作为】
南极巡天望远镜AST3-2和慧眼望远镜
“中子星合并是宇宙的‘巨型黄金制造厂’,借助引力波探究中子星,可以让人类窥见金、银等超铁元素是如何在宇宙‘盛大焰火’中产生的。”中科院紫金山天文台副研究员金志平参加的国际团队,通过引力波光学信号的观测和光谱分析确定,中子星合并确实是宇宙中金银等超铁元素的主要起源地。
2017年8月17日,第4例引力波事件发生后的第3天,美国激光干涉引力波观测台LI-GO又发现一个新的引力波信号GW170817。与前4例黑洞合并所产生的引力波不同,GW170817是一个由双中子星合并产生的引力波。全球约70个地面及空间望远镜从红外、X光、紫外和射电等多个波段开展后续观测。
这其中,也包括中国架设在昆仑站的南极巡天望远镜AST3-2。身在南京的中科院南极天文中心的年轻成员胡镭,是第一个注意到南极巡天望远镜AST3-2“有情况”的人。
胡镭告诉记者,8月18日中午,南极团队获知引力波信号准确方位后,立刻调整巡天望远镜角度,把望远镜观测角度拉到极限,历时10天,每天2小时,终于在预期坐标内看到了那个宝贵的亮点。中国在南极抓住了这个机会!
此外,引力波事件发生时,全球仅有4台X射线和伽马射线望远镜成功监测到爆发天区,中国的空间X射线天文卫星慧眼望远镜便是其中之一。
慧眼望远镜是2017年6月15日从酒泉卫星发射中心发射升空的。中科院高能物理研究所的专家说,参与本次引力波事件观测时,慧眼望远镜刚刚试运行2个月。
慧眼望远镜带有高能、中能、低能X射线望远镜和空间环境监测器等科学仪器,能将以自身为圆心的全宇宙360度的范围纳入视野之内;能对银河系进行大天区巡天和扫描,发现新的高能天体;也能借助伽马射线暴工作模式,发现其他剧烈爆发现象,可帮助研究宇宙深处大质量恒星的死亡及中子星并合等过程中的黑洞形成。
“大家普遍预计,在兆电子伏特能段,引力波电磁对应体将非常明亮,而事实上,慧眼望远镜没有探测到这样的辐射,给出了兆电子伏特能段的流强上限,说明它的辐射性质比较复杂,跟理论预言相距甚远。这同样是具有历史意义的发现。”中科院高能所慧眼望远镜伽马暴和引力波电磁对应体研究组负责人熊少林说。
【邂逅涟漪】
为那一秒的相遇,人类探寻百年
天体剧烈活动引起的时空扰动,好比在浩渺的宇宙中央投下一颗石子,历经10多亿年漫漫星系之旅,时空的涟漪最终与地球邂逅1秒。从1916年爱因斯坦的预言,到2016年2月首次确定探测到引力波信号,人类为了这最后1秒的相遇,苦苦探寻百年。
中科院紫金山天文台研究员韦大明说:“引力波能帮人类洞悉整个宇宙的起源。如果找到合适的引力波,人们将有机会为大爆炸等一系列基本物理假设找到证据。到那时,人类会以前所未有的方式看到塑造宇宙的力量。”
【重大意义】
震动天文界的三个第一
为什么中子星引力波引起天文界震动?原因有三个。
首先,第一次探测到双中子星合并。LIGO项目组成员、美利坚大学天体物理学家格雷戈里·哈里告诉记者,中子星引力波可以用来直接测量到引力波源头的距离,而相应的电磁信号给出了速度,由此可用来校准宇宙膨胀速度,从而进一步回答宇宙从哪里来、又往哪里去等重大问题。
其次,第一次同时观测到来自同一个天文事件的引力波和电磁波。这一事件展示了引力波与电磁波等不同研究团队之间开展合作的重要性,也标志着多信使天文学跨入新时代。
最后,地面红外望远镜探测到了中子俘获过程,从而首次提供确凿证据证实中子星合并就是宇宙金、铂等超铁元素的主要起源,而之前天文学家只是推测。
南非夸祖鲁-纳塔尔大学的引力波研究专家马寅哲在发给记者的电子邮件中开玩笑说:“如果有人问戴金戒指的女性朋友,她的金戒指从哪儿来?她应该说,这是从银河系中的合并中子星那里产生的。”
【未解之谜】
双中子星合并之后变成了什么
中子星是目前已知最小、最致密的恒星,由大质量恒星在生命最后阶段经过超新星爆发形成,与太阳同质量的中子星直径只有20千米,一小勺中子星物质的质量可达10亿吨。由于中子星在宇宙中很常见,天文学家一直期待着发现双中子星合并的引力波信号。
这次事件中,双中子星合并之后变成了什么,依然没有答案。科学家列出了两种可能,一种是变成了质量非常大的中子星,另一种是变成了黑洞。但不管是什么,它的质量大约相当于2.74个太阳。据新华社