何以震惊天文学界

为什么中子星引力波引起天文界震动?专家们说，主要原因有三个。

首先，这是人类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，此前观测到的引力波均来自黑洞。黑洞完全由扭曲时空构成，本质上没有物质，而中子星却是一个切实星体，因此能深入了解核物质的行为。

10月16日，全球多国科学家同步举行新闻发布会，宣布人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波，并同时“看到”这一壮观宇宙事件发出的电磁信号。

哈里说，中子星引力波可以用来直接测量到源的距离，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，即所谓哈勃常数，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，这是人类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，使得确认宿主星系成为可能。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。

“我想说的是，这是第一次我们既能‘看到’也能‘听到’一个天文事件，这些不同的‘感官’体验将能给我们很多信息。”哈里说，“引力波天文学才刚刚开始，随着21世纪向前发展，我们可以期待引力波观测将为宇宙学、天文学、天体物理学、核物理学和引力学以及其他领域带来更多见解。”

第三，地面红外望远镜探测到了中子俘获过程，从而第一次提供确凿证据证实了中子星合并就是宇宙金、铂等超铁元素的主要起源地。

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一份电子邮件中开玩笑说：“如果有人问带着金戒指的女性朋友，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。”

发现金银等元素诞生地

科学家对这次观测兴奋不已，还因为观测将双中子星并合与短伽马射线暴直接联系在一起，并首次观测到巨新星现象，让科学家能够深入了解双中子星并合的物理过程。

所谓伽马射线暴，是天空中某一个方向伽马射线辐射突然增亮的现象。根据伽马射线暴时间长于或短于2秒，可分为长暴与短暴。科学家认为，短伽马射线暴源自双中子星并合或中子星与黑洞并合，但一直没有找到直接观测证据。

巨新星则是1998年北京大学教授李立新(当时为普林斯顿大学博士生)与普林斯顿大学已故教授Bodhan Paczynski合作提出的构想。“双中子星并合时向外抛射的物质会通过快中子过程形成金、银等重元素，并形成光学和近红外辐射。”李立新说，这些辐射现象比超新星的亮度暗100倍，被称为巨新星或千新星。

在此次观测中，科学家捕获了引力波信号、短伽马射线暴信号以及光学信号。后续分析证明这些信号互相关联，均来自双中子星并合。我国在南极大陆安装的南极巡天望远镜AST3也捕获了并合的光学信号。

“有多名学者对巨新星理论进行过完善，这次的观测结果非常吻合完善后的理论构想。”李立新说。

“8月份，南极的冬天刚刚过去，目标天体的地平高度较低，每天有2个小时左右的观测时间。8月18日起，我们进行了10天的观测，获得了目标天体的91幅图像，并最终得到目标天体的光变曲线，与巨新星理论预测高度吻合。”吴雪峰表示。2013年以来，科学家已经发现多个巨新星候选体，此次是首次直接观测到巨新星。

“理论上所有双中子星并合都会形成巨新星。但通常它们比较暗弱，因此能不能看到取决于它们与我们的距离。”李立新说，幸运的是，这两颗中子星离我们并不遥远。