【中國(guó)作為】
南極巡天望遠(yuǎn)鏡AST3-2和慧眼望遠(yuǎn)鏡
“中子星合并是宇宙的‘巨型黃金制造廠’，借助引力波探究中子星，可以讓人類窺見金、銀等超鐵元素是如何在宇宙‘盛大焰火’中產(chǎn)生的。”中科院紫金山天文臺(tái)副研究員金志平參加的國(guó)際團(tuán)隊(duì)，通過(guò)引力波光學(xué)信號(hào)的觀測(cè)和光譜分析確定，中子星合并確實(shí)是宇宙中金銀等超鐵元素的主要起源地。
2017年8月17日，第4例引力波事件發(fā)生后的第3天，美國(guó)激光干涉引力波觀測(cè)臺(tái)LI-GO又發(fā)現(xiàn)一個(gè)新的引力波信號(hào)GW170817。與前4例黑洞合并所產(chǎn)生的引力波不同，GW170817是一個(gè)由雙中子星合并產(chǎn)生的引力波。全球約70個(gè)地面及空間望遠(yuǎn)鏡從紅外、X光、紫外和射電等多個(gè)波段開展后續(xù)觀測(cè)。
這其中，也包括中國(guó)架設(shè)在昆侖站的南極巡天望遠(yuǎn)鏡AST3-2。身在南京的中科院南極天文中心的年輕成員胡鐳，是第一個(gè)注意到南極巡天望遠(yuǎn)鏡AST3-2“有情況”的人。
胡鐳告訴記者，8月18日中午，南極團(tuán)隊(duì)獲知引力波信號(hào)準(zhǔn)確方位后，立刻調(diào)整巡天望遠(yuǎn)鏡角度，把望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)角度拉到極限，歷時(shí)10天，每天2小時(shí)，終于在預(yù)期坐標(biāo)內(nèi)看到了那個(gè)寶貴的亮點(diǎn)。中國(guó)在南極抓住了這個(gè)機(jī)會(huì)！
此外，引力波事件發(fā)生時(shí)，全球僅有4臺(tái)X射線和伽馬射線望遠(yuǎn)鏡成功監(jiān)測(cè)到爆發(fā)天區(qū)，中國(guó)的空間X射線天文衛(wèi)星慧眼望遠(yuǎn)鏡便是其中之一。
慧眼望遠(yuǎn)鏡是2017年6月15日從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空的。中科院高能物理研究所的專家說(shuō)，參與本次引力波事件觀測(cè)時(shí)，慧眼望遠(yuǎn)鏡剛剛試運(yùn)行2個(gè)月。
慧眼望遠(yuǎn)鏡帶有高能、中能、低能X射線望遠(yuǎn)鏡和空間環(huán)境監(jiān)測(cè)器等科學(xué)儀器，能將以自身為圓心的全宇宙360度的范圍納入視野之內(nèi)；能對(duì)銀河系進(jìn)行大天區(qū)巡天和掃描，發(fā)現(xiàn)新的高能天體；也能借助伽馬射線暴工作模式，發(fā)現(xiàn)其他劇烈爆發(fā)現(xiàn)象，可幫助研究宇宙深處大質(zhì)量恒星的死亡及中子星并合等過(guò)程中的黑洞形成。
“大家普遍預(yù)計(jì)，在兆電子伏特能段，引力波電磁對(duì)應(yīng)體將非常明亮，而事實(shí)上，慧眼望遠(yuǎn)鏡沒(méi)有探測(cè)到這樣的輻射，給出了兆電子伏特能段的流強(qiáng)上限，說(shuō)明它的輻射性質(zhì)比較復(fù)雜，跟理論預(yù)言相距甚遠(yuǎn)。這同樣是具有歷史意義的發(fā)現(xiàn)。”中科院高能所慧眼望遠(yuǎn)鏡伽馬暴和引力波電磁對(duì)應(yīng)體研究組負(fù)責(zé)人熊少林說(shuō)。
【邂逅漣漪】
為那一秒的相遇，人類探尋百年
天體劇烈活動(dòng)引起的時(shí)空擾動(dòng)，好比在浩渺的宇宙中央投下一顆石子，歷經(jīng)10多億年漫漫星系之旅，時(shí)空的漣漪最終與地球邂逅1秒。從1916年愛(ài)因斯坦的預(yù)言，到2016年2月首次確定探測(cè)到引力波信號(hào)，人類為了這最后1秒的相遇，苦苦探尋百年。
中科院紫金山天文臺(tái)研究員韋大明說(shuō)：“引力波能幫人類洞悉整個(gè)宇宙的起源。如果找到合適的引力波，人們將有機(jī)會(huì)為大爆炸等一系列基本物理假設(shè)找到證據(jù)。到那時(shí)，人類會(huì)以前所未有的方式看到塑造宇宙的力量。”
【重大意義】
震動(dòng)天文界的三個(gè)第一
為什么中子星引力波引起天文界震動(dòng)？原因有三個(gè)。
首先，第一次探測(cè)到雙中子星合并。LIGO項(xiàng)目組成員、美利堅(jiān)大學(xué)天體物理學(xué)家格雷戈里·哈里告訴記者，中子星引力波可以用來(lái)直接測(cè)量到引力波源頭的距離，而相應(yīng)的電磁信號(hào)給出了速度，由此可用來(lái)校準(zhǔn)宇宙膨脹速度，從而進(jìn)一步回答宇宙從哪里來(lái)、又往哪里去等重大問(wèn)題。
其次，第一次同時(shí)觀測(cè)到來(lái)自同一個(gè)天文事件的引力波和電磁波。這一事件展示了引力波與電磁波等不同研究團(tuán)隊(duì)之間開展合作的重要性，也標(biāo)志著多信使天文學(xué)跨入新時(shí)代。
最后，地面紅外望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到了中子俘獲過(guò)程，從而首次提供確鑿證據(jù)證實(shí)中子星合并就是宇宙金、鉑等超鐵元素的主要起源，而之前天文學(xué)家只是推測(cè)。
南非夸祖魯-納塔爾大學(xué)的引力波研究專家馬寅哲在發(fā)給記者的電子郵件中開玩笑說(shuō)：“如果有人問(wèn)戴金戒指的女性朋友，她的金戒指從哪兒來(lái)？她應(yīng)該說(shuō)，這是從銀河系中的合并中子星那里產(chǎn)生的。”
【未解之謎】
雙中子星合并之后變成了什么
中子星是目前已知最小、最致密的恒星，由大質(zhì)量恒星在生命最后階段經(jīng)過(guò)超新星爆發(fā)形成，與太陽(yáng)同質(zhì)量的中子星直徑只有20千米，一小勺中子星物質(zhì)的質(zhì)量可達(dá)10億噸。由于中子星在宇宙中很常見，天文學(xué)家一直期待著發(fā)現(xiàn)雙中子星合并的引力波信號(hào)。
這次事件中，雙中子星合并之后變成了什么，依然沒(méi)有答案?？茖W(xué)家列出了兩種可能，一種是變成了質(zhì)量非常大的中子星，另一種是變成了黑洞。但不管是什么，它的質(zhì)量大約相當(dāng)于2.74個(gè)太陽(yáng)。據(jù)新華社