全世界望远镜共同见证双子星合并

作者: 苟利军, 黄月

来源: 科学大院

发布日期: 2017-10-17 09:37:20

2017年8月17日,LIGO和Virgo探测器首次发现了一种前所未有的新型引力波事件,由两个质量分别为1.15和1.6个太阳质量的双中子星并合所产生,编号为GW170817,距离我们1.3亿光年。这一发现标志着多信使天文学纪元真正意义上的开端,通过综合引力波和电磁波的观测,科学家能够对中子星这一充满谜团的天体做出更为详细的了解。此次探测是全球协作的完美体现,中国也有望远镜参与了观测,为人类探索宇宙奥秘提供了新的视角。

距离3位引力波科学家捧得2017诺贝尔物理学奖刚刚过去十几天,一场声势浩大又神秘兮兮的发布会再度吸引了全世界的目光。在引力波探测已经日常化的今天,是什么大新闻能惹出这么大的动静呢?答案于昨晚揭晓了。

北京时间10月16日晚10点,一场长达两小时的新闻发布会在华府全国新闻俱乐部召开,LIGO执行主任大卫·莱兹宣布,激光干涉引力波天文台和室女座引力波天文台于2017年8月17日首次发现了一种前所未有的新型引力波事件!由两个质量分别为1.15和1.6个太阳质量的双中子星并合所产生,根据探测日期确定编号为GW170817,距离我们1.3亿光年。

此外,在全世界众多天文学家及探测设备的协同努力之下,还发现了该引力波事件的电磁对应体。

2016年初,大卫·莱兹曾站在这同一个地方,宣布人类首次探测到了引力波——那时候我们说,多信使天文学新纪元即将开启。在这一次GW170817的探测中,人类首次同时探测到了引力波及其电磁对应体,这可以被视作引力波多信使天文学纪元真正意义上的开端,在天文学发展史上有着划时代的重大意义。

另一方面,双中子星合并通常被认为是伽马射线暴的一类产生源,会产生很多不同的观测现象,所以综合引力波、电磁波等多个方式的观测,我们能够对中子星这一充满谜团的天体做出更为详细的了解。

此次探测堪称全球协作的一次完美体现,不过,就像大卫·莱兹在发布会上所说,NASA费米卫星伽玛暴信号的探测使得此次LIGO探测大放光彩。

尽管引力波信号先于伽马射线信号产生,但有趣的是,NASA费米卫星发送的探测信号要早于LIGO团队的信号。原因在于,NASA费米卫星的伽玛暴监视器在探测到伽玛暴信号GRB170817A之后,自动向GCN系统发送了相关警报。

然而,LIGO的自动数据分析就耗时约6分钟——科学家们先是在LIGO汉福德观测站几乎同一时刻的数据中,找到了一个引力波事件候选体GW170817,发现此引力波早于GRB170817A两秒发生,LIGO-Virgo快速响应团队随后手动检查了数据,才向其签订合作协议的组织发布了警报。之后,科学家又进一步在欧洲INTEGRAL卫星的观测数据中确认了伽玛暴信号的存在。

此次引力波现象发生在南天的长蛇座,北天的望远镜很难看到,所以中国的大多数望远镜没能进行观测,比如刚刚建成的FAST以及很多光学望远镜。不过幸运的是,中国有两台望远镜参与了此次观测,一个是位于南极Dome A的50厘米的南极光学巡天望远镜,项目的负责人是紫金山天文台的王力帆研究员。在引力波源信息发布的约一天后,AST3望远镜开展了对于这个目标源的观测。

而当时南极的冬天也刚刚过去,目标天体的地平高度较低,受于太阳的限制,每天差不多有2个小时左右的观测时间。此望远镜最终进行了10天的观测,最终得到了目标天体的光变曲线,与巨新星理论预测高度吻合。

这是人类历史上第一次同时探测到引力波及其电磁对应体,将成为引力波天文学上另外一个非常重要的里程碑。此次探测为我们解答了一些疑惑,同时也提出了更多问题,与历史上所有天文发现一样,是人类好奇心的胜利与新起点。在多信使引力波天文学时代的帷幕由此拉开之后,我们相信,在人类团结协作的力量之下,更多的宇宙奥秘将被一一揭晓。

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