網(wǎng)絡(luò)圖

編者按 引力波，是由黑洞、中子星等碰撞產(chǎn)生的一種時空漣漪，宛如石頭丟進水里產(chǎn)生的波紋。百年前，愛因斯坦廣義相對論預(yù)言了引力波的存在，但直到2015年人類才首次探測到引力波。通過引力波，人們有可能了解宇宙早期的樣貌。此次，人類第5次探測到引力波，并首次觀測到引力波電磁對應(yīng)體，這將開啟引力波天文學(xué)的新時代。

迄今為止，已知的引力波源區(qū)域在天空的分布圖。有了Virgo的幫助，定位引力波源頭的精準度更高。圖片來自LIGO官網(wǎng)

傳言終獲證實。北京時間10月16日22時，激光干涉引力波天文臺(LIGO)和處女座(Virgo)引力波探測器合作組織聯(lián)合召開發(fā)布會，宣布再次探測到時空的漣漪。

這是人類第5次探測到引力波。然而，科學(xué)界的興奮之情甚至不亞于第一次探測到引力波的時候。因為與之前4個信號不同，這次探測到的引力波信號GW170817來自1.3億光年外兩顆并合的中子星，而且是全球多地科學(xué)家第一次同時觀測到引力波與其電磁對應(yīng)體。

迄今最強的引力波信號

“這是我們迄今觀測到強度最強的引力波信號，比第一次觀測到的雙黑洞引力波信號要強得多。”LIGO科學(xué)合作組織爆發(fā)源分析組聯(lián)席主席、英國格拉斯哥大學(xué)教授、北京師范大學(xué)特聘外國專家Ik Siong Heng表示，它與之前的雙黑洞繞轉(zhuǎn)產(chǎn)生的引力波信號非常類似，但持續(xù)時間更長。“探測器中GW170817信號持續(xù)時間超過1分鐘，之前的雙黑洞并合引力波信號只有1秒左右。”

8月17日，LIGO與Virgo的三臺探測器先后接收到引力波信號GW170817。在探測到引力波信號GW170817后的1.7秒，美國國家航空航天局(NASA)的費米衛(wèi)星探測到了一個伽馬射線暴GRB170817A。在之后不到11個小時內(nèi)，位于智利的Swope望遠鏡報告在長蛇座星系NGC4993中觀測到明亮的光學(xué)源。在接下來的幾周里，無數(shù)望遠鏡將目光對準這片天區(qū)，記錄下這一事件發(fā)生之前100秒至之后幾周的信號。

根據(jù)這些記錄，科學(xué)家復(fù)原出故事發(fā)生的過程：在距離地球1.3億光年的長蛇座星系NGC4993中，兩顆中子星互相繞轉(zhuǎn)。在并合前約100秒時，它們相距400公里，每秒鐘互相繞轉(zhuǎn)12圈，并向外輻射引力波。它們越轉(zhuǎn)越近，直至最終碰撞在一起，形成新的天體，并發(fā)出電磁輻射。

中子星是恒星演化末期形成的一類致密天體。雖然它的半徑只有十幾公里，質(zhì)量卻與太陽相當(dāng)。中子星到底有多硬?其內(nèi)部物質(zhì)以何種狀態(tài)存在?這些一直是科學(xué)家感興趣的問題。

根據(jù)觀測到的引力波信號，科學(xué)家估算出兩顆中子星的質(zhì)量、半徑，并對其密度給出了保守的估計，幫助排除了那些對于中子星密度估計過低的理論模型。“引力波信號GW170817的演變，尤其是接近并合階段的信號演變，受到中子星自身性質(zhì)的影響。如果中子星更致密一點，或者更稀松一點，引力波的信號都會不同。”Ik Siong Heng說。