央廣網(wǎng)北京10月18日消息 據(jù)經(jīng)濟(jì)之聲《天下財(cái)經(jīng)》報(bào)道，包括我國(guó)在內(nèi)的多國(guó)科學(xué)家聯(lián)合宣布，人類(lèi)第一次直接探測(cè)到來(lái)自雙中子星合并的引力波，同時(shí)探測(cè)到由這一壯觀宇宙事件發(fā)出的電磁信號(hào)。我國(guó)包括南極巡天望遠(yuǎn)鏡AST3-2、國(guó)內(nèi)第一顆空間X射線天文衛(wèi)星慧眼望遠(yuǎn)鏡在內(nèi)的多臺(tái)設(shè)備參與觀測(cè)引力波事件。

什么是中子星？《漫步到宇宙盡頭》的作者、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)副研究員李然說(shuō)：“兩個(gè)非常重、致密的天體相互繞轉(zhuǎn)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生引力波。黑洞是宇宙中最致密的天體，中子星是恒星死亡以后留下的殘骸，中子星本身也是非常致密的，所以，兩個(gè)中子星繞轉(zhuǎn)時(shí)也能產(chǎn)生引力波。這次實(shí)際上是第一次探測(cè)到兩個(gè)中子星繞轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)出的引力波。”

這兩個(gè)中子星距離我們很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)，有一種說(shuō)法是：他們?cè)诤喜r(shí)，恐龍還在稱霸地球，而這股引力波到達(dá)地球時(shí)，恐龍只能在3D電影里看到。

對(duì)此，李然表示：“其中的意思是它距離我們比較遠(yuǎn)，但實(shí)際上比起之前發(fā)現(xiàn)的雙黑洞產(chǎn)生的引力波來(lái)說(shuō)要近得多。也就是說(shuō)，當(dāng)我們?nèi)ビ^察宇宙時(shí)，所看到遠(yuǎn)處的天體實(shí)際上是它過(guò)去的樣子，所以，我們今天接收到的這兩個(gè)中子星和合并時(shí)產(chǎn)生的引力波實(shí)際上在很早以前就已經(jīng)發(fā)出了。”

這次的引力波是如何被人類(lèi)測(cè)得？又是怎樣由70多個(gè)機(jī)構(gòu)共同追蹤完成？

李然表示：“現(xiàn)在全球有兩組引力波探測(cè)器，一組叫做LIGO，在美國(guó)；另一組是歐洲人建的，叫VIRGO；直接探測(cè)引力波只能用這兩組儀器。這一次是美國(guó)的LIGO探測(cè)器探測(cè)到了引力波，然后人們?cè)赩IRGO探測(cè)器的信號(hào)里也發(fā)現(xiàn)了引力波，因?yàn)橐Σㄊ菕哌^(guò)整個(gè)地球的，所以不同的探測(cè)器都在相差不太久的時(shí)間里都探測(cè)到了引力波的信號(hào)。過(guò)去因?yàn)槭请p黑洞合并，黑洞周?chē)赡苤挥泻苌俚摹⑵胀ǖ奈镔|(zhì)，合并后可能看不到它發(fā)光。因?yàn)楣鉀](méi)有辦法從黑洞中逃離，那么合并形成的新黑洞也很難被看見(jiàn)。這一次是兩顆中子星，雖然非常致密，但還它是由普通物質(zhì)構(gòu)成，所以在它合并時(shí)就會(huì)發(fā)出光，即電磁波。電磁波不僅在光學(xué)波段可以用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡看到，也會(huì)發(fā)出伽馬射線、X位射線，在高能的波段看到。LIGO和VIRGO這兩個(gè)探測(cè)器探測(cè)到引力波后，全球與他們簽了協(xié)議的望遠(yuǎn)鏡，也都按照其引示，把望遠(yuǎn)鏡指到了天上可能出現(xiàn)引力波的這塊地方。70多家單位的儀器有可能看到了引力波的現(xiàn)象，也可能沒(méi)有看到。”

我國(guó)的天文機(jī)構(gòu)在這次引力波事件中做了什么？

李然說(shuō)：“在南半球的望遠(yuǎn)鏡相對(duì)容易探測(cè)到它，中國(guó)的南極巡天望遠(yuǎn)鏡AST3-2和其他單位一起加入到了觀測(cè)當(dāng)中，它看到了在光學(xué)波段雙中子星合并以后發(fā)出來(lái)的光，同時(shí)中國(guó)在軌道上的X射線天文望遠(yuǎn)鏡也觀測(cè)了發(fā)生引力波的地方，但沒(méi)有看到什么明顯的信號(hào)。但有意思的是，在別的波段都看到了，這個(gè)波段比較弱，因?yàn)閮深w中子星合并后產(chǎn)生的物理過(guò)程會(huì)有較強(qiáng)的限制。實(shí)際上在科學(xué)上，這個(gè)東西沒(méi)有看到，會(huì)產(chǎn)生很多啟示。同時(shí)，這是全世界第一次看到一個(gè)發(fā)光的引力波，除了看到引力波以外，還能探測(cè)到它發(fā)出來(lái)的光。LIGO的團(tuán)隊(duì)也說(shuō)，他們并不覺(jué)得這70家單位中哪一家重要哪一家不重要，實(shí)際上是整個(gè)的合作才使得科學(xué)發(fā)現(xiàn)成為了現(xiàn)實(shí)。”

科學(xué)界也斷定，中子星合并就是宇宙金、鉑等超鐵元素的主要起源。

李然說(shuō)：“大家都知道這種很重的元素，因?yàn)橛钪鎰傂纬蓵r(shí)，只形成了最輕的氫和氦，宇宙中這些最重的元素都是在恒星演化甚至死亡之后殘骸的演化中產(chǎn)生的。黃金的重要來(lái)源就是雙中子星，中子星在合并過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生金這樣的重元素。這次有的望遠(yuǎn)鏡看到了在中子星合并的光里面，有重元素發(fā)出的光，從這個(gè)意義上講，的確檢驗(yàn)了大家以前的理論。”

觀測(cè)引力波的技術(shù)和聯(lián)動(dòng)機(jī)制成熟，是否意味著我們會(huì)探測(cè)到更多引力波？

李然表示：“這次有這么多的望遠(yuǎn)鏡都去看，說(shuō)明此機(jī)制運(yùn)行起來(lái)還是很有效的。而且現(xiàn)在因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)的這些合并的現(xiàn)象光比較亮，那么，以后發(fā)現(xiàn)的中子星如果還是這么明亮的話。LIGO馬上要進(jìn)行下一次的升級(jí)，所以，在未來(lái)的一段時(shí)間里，不會(huì)再給出新的數(shù)據(jù)。升級(jí)后它探測(cè)引力波的能力會(huì)更強(qiáng)，希望未來(lái)人類(lèi)能看到更多的引力波事件。

去年科學(xué)家探測(cè)到了來(lái)自太空的引力波，引力波本質(zhì)上是空間的波動(dòng)。我們知道向水面扔一塊石子進(jìn)去，水面就會(huì)有波動(dòng)。空間在愛(ài)因斯坦的相對(duì)論里是可以彎曲的，比如說(shuō)在空間里存在一個(gè)黑洞，那么黑洞周?chē)目臻g就是扭曲的。那么如果有兩個(gè)黑洞在這個(gè)空間里，它們彼此快速旋轉(zhuǎn)，其周?chē)目臻g一定是不斷地快速變化，隨著時(shí)間產(chǎn)生不同的彎曲形式，這樣不斷變化空間的形變就會(huì)向遠(yuǎn)處傳播開(kāi)去。就好比我們?nèi)绻皇窃谒镬o靜的放一塊石頭，水面是不會(huì)有變化的，如果把石塊扔進(jìn)去，就會(huì)產(chǎn)生可以向遠(yuǎn)處傳播的漣漪。

那么，當(dāng)引力波傳播到地球上時(shí)，就會(huì)微微地彎曲地球上的空間，這種彎曲的形式是先向一個(gè)方向擠壓，然后往另一個(gè)方向拉伸，這樣的話就會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：比如兩個(gè)互相垂直的尺子，其中一個(gè)會(huì)變得扁一些，另外一個(gè)會(huì)變的長(zhǎng)一些。實(shí)際上引力波探測(cè)器就是利用這樣的原理去探測(cè)引力波。美國(guó)的LIGO探測(cè)器實(shí)際上是有兩束相互垂直的激光束，可以測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間的距離。原本兩點(diǎn)之間的距離應(yīng)該是一樣的，那么當(dāng)引力波傳過(guò)來(lái)時(shí)，一個(gè)方向的距離和另一個(gè)方向的距離就會(huì)發(fā)生變化，通過(guò)這種變化就知道地球的空間被微微地彎曲了，從而得知有一個(gè)引力波從地球上經(jīng)過(guò)了。”

（原標(biāo)題為《引力波來(lái)自中子星合并 中國(guó)專(zhuān)家詳解發(fā)現(xiàn)與觀測(cè)過(guò)程》）