引力波三大重要新发现：首次探测到中子星碰撞引力波(2)

　　本次探测到的引力波事件代号GW170817，意思是它是在2017年8月17日被探测到的。位于意大利比萨附近的欧洲Virgo引力波探测器同样探测到了这次信号。几乎与此同时，正在太空运行的美国宇航局费米伽马射线探测器锁定了一次伽马射线爆发事件——伽马射线是能量最高的光子——这次伽马射线爆发的方向与引力波信号指示的方向一致。

　　所有这些都科学家们得以将本次引力波信号的来源圈定到一片很小的天空区域内。研究团队决定将这些信息分享给全球各地的同行们，请求他们的协助，调用全世界的地面和太空望远镜设备对这一来源方向进行协同观测。

　　这样的通力合作很快产生了成果。就在引力波信号被探测到之后的数小时内，皮罗和他的同事们便借助位于智利境内的Las Campanas天文台锁定了一个距离地球大约1.3亿光年外的对应光学天体。

　　同样来自卡内基研究院的乔西·西蒙（Josh Simon）表示：“我们在一个临近星系附近观测到一个明亮的蓝色光源，这是我们首次观测到中子星合并的光学画面。那真是太令人激动了！”

　　好多的黄金和铂金！

　　随后，又过了大约1小时，借助同样设在智利境内的南双子望远镜，研究人员在红外波段同样锁定了这个对应天体。很快，全球各地的专业人员通过各种设备，在电磁波的各个波段——从射电波段到X射线波段，对这个目标进行了观测。

　　这些观测显示，部分观测到的光线来自一些重元素，如金和铀元素产生的放射性荧光，它们是在两颗中子星发生合并时产生的。

　　这又是一项重要进展！科学家们知道在宇宙大爆炸时产生了大量轻元素，主要是氢和氦，除此之外在元素周期表上一直到铁的所有这些元素，基本都是在恒星内部的核聚变过程中产生的，但比这质量更大的元素究竟如何产生，一直未能得到很好的理解。

　　哈佛大学史密森天体物理学中心的厄尔多·贝格（Edo Berger）表示：“此前元素周期表中那些质量最大的元素的起源一直不甚明了，直到今天——我们了解到，它们可以在中子星的合并过程中被产生出来。”他说：“每次这样的合并事件都能产生质量超过一个地球的贵金属，比如珀金和黄金，还有很多非常稀少的稀土元素。”事实上，科学家们的计算显示，今年8月17号观测到的这次中子星合并事件，产生了相当于10倍地球质量的黄金和铂金。

　　未来可期

　　针对GW170817引力波事件的深入调查正在揭示更多重要细节：

　　比如说，此次研究证明，引力波的传播速度的确正如理论所预言的那样，是以光速传播的。为什么这么说呢？因为美国宇航局的费米空间望远镜探测到伽马射线信号的时间只比引力波天文台观测到引力波信号的时间晚了大约2秒钟。

　　但GW170817仅仅是开端，未来它将有望帮助科学家们校正天体的距离。比如说，它理论上可以帮助天文学家们更加精确地判定宇宙膨胀的速率。此前借助各种参照，比如超新星爆发或者宇宙微波背景辐射标定的描述宇宙膨胀的参数，也就是所谓的哈勃常数数值一直不够精准，而引力波将有望成为新的定标工具。

　　或许，此次最新的进展最令人兴奋的地方还在于，引力波天文学本身还处于刚刚开始的阶段，未来还拥有广阔的想象空间可以让我们去自由探索。（晨风）

　　中国南极巡天望远镜追踪到引力波事件的首例光学信号

　　2016年2月11日，美国地基先进激光干涉引力波天文台LIGO宣布探测到来自双黑洞并合的引力波辐射，一举证实了广义相对论给出的黑洞和引力波两大预言。2017年10月诺贝尔物理学奖授予LIGO的三位奠基者。

　　2017年8月17日，LIGO和VIRGO（欧洲“室女座”引力波探测器）共同探测到的引力波事件GW 170817，是人类首次直接探测到由两颗中子星并合产生的引力波事件。随后的几秒之内，美国宇航局Fermi伽玛射线卫星和欧洲INTEGRAL卫星都探测到了一个极弱的短时标伽玛暴GRB 170817A。全球有几十台天文设备对GW 170817开展了后随观测，确定这次的引力波事件发生在距离地球1.3亿光年之外的编号为NGC 4993的星系中。

　　自北京时间2017年8月18日21：10起（即距离此次引力波事件发生24小时后），中国南极巡天望远镜AST3合作团队利用正在中国南极昆仑站运行的第2台望远镜AST3-2对GW 170817开展了有效的观测，此次观测持续到8月28日，期间获得了大量的重要数据，并探测到此次引力波事件的光学信号（图1）。这些数据和全球其他天文台的观测结果一起揭示了此次双中子星并合抛射出1 %量级太阳质量（超过3000 个地球质量）的物质，这些物质以0.3倍的光速被抛到星际空间，抛射过程中部分物质发生核合成，形成比铁还重的元素。因此，这次引力波光学对应体的发现，证实了双中子星并合事件是宇宙中大部分超重元素（金、银）的起源。

　　AST3-2是我国在昆仑站安装的第二台南极巡天望远镜（图2）。其有效通光口径50厘米，是南极现有最大的光学望远镜，并且完全实现了极端环境下的无人值守全自动观测。目前，AST3-2主要进行超新星巡天、系外行星搜寻、引力波光学对应体探测等天文前沿研究。