人类首次看到“引力波”，这一次中国没错过！

全球多国科学家16日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。我国包括南极巡天望远镜AST3-2、国内第一颗空间X射线天文卫星慧眼望远镜在内的多台设备参与观测引力波事件，我国科研人员还借助引力波光谱解开了宇宙中金、银等超铁元素的产生之谜。

这是人类历史上第一次使用引力波天文台和电磁波望远镜同时观测到同一个天体物理事件，标志着以多种观测方式为特点的“多信使”天文学进入一个新时代。

为了便于大家更清楚的了解此次引力波探测中的新发现，多位专家来到了企鹅问答，为大家做了详尽的科普。

中国科学院国家天文台研究员：黑洞来客

对于人类的生活并不会有直接的影响，但是这是人类第一次同时直接探测到引力波和电磁波辐射，预示着多信使天文学的开始，将为科学家认识天体产生很大的帮助。比如，我们所知道的贵重金属金，它的来源有很多的猜测，并不是特别的清楚，通过对于合并产生的巨新星光谱的观测，就确认了金就是在这样的合并过程当中产生的。

与此同时，还确认了之前猜测很久的一种天文现象—巨新星。它比新星量1000倍，但是比超新星暗100倍，所以也别成为千新星。之前观测到了好几起疑似事件，但是通过这次的观测就证实了它的存在。

当然还有很多的宇宙学意义，比如可以帮助我们测量哈勃常数，因为引力波可以直接给出光度距离，通过光谱分析，可以测量得到其红移，在给定这两者的情况之下，就可以得到用来描述宇宙膨胀快慢的哈勃常数。尽管误差较大，但是随着更多数据的观测，必将成为一个非常重要的方式。

尽管还有很多的疑问依然存在，然而这是人类第一次同时探测到引力波及其电磁对应体，它优势是引力波天文学上另外一个非常重要的里程碑，在天文学发展史上也具有划时代的意义，它预示着多信使引力波天文学时代的真正开启，相信更多的宇宙奥秘将被揭开，很让我们期待。

南大/加州大学天体物理学博士：王善钦

这是一个伟大的里程碑。激光干涉引力波天文台(LIGO)这次公布的引力波来自双中子星并合，于今年8月17日被探测到。1.7秒后，美国国家航空航天局(NASA)的伽玛射线卫星Fermi在同一片天区观测到一个“短伽玛暴”。之后不到11小时，位于南半球的一个1米口径的光学望远镜首先发现了一个可见光爆发，它位于一个距离我们1.3亿光年的星系。

此后，大量各类望远镜都观测了这个震撼人心的源。经过多日的分析、计算与交流，所有参与观测的机构确认：这次观测到的引力波、短伽玛暴、光学辐射、射电辐射，全都来自两个中子星并合导致的爆炸。

图：双中子星互相环绕的过程，会辐射出引力波。即将并合时、并合时产生的引力波达到最强。来源：NASA/D. Berry (CXC)

过去一些年，天文学家一直梦寐以求的事情之一就是“看到中子星并合后产生的各种现象”，这些现象主要有：

1、引力波；

2、千新星(Kilonova)，又被称为“巨新星(macronova)”；

3、喷流(Jet)内部产生的短伽玛暴(GRB)，持续时间为0.1秒到1秒(可以略长一点)；

4、喷流扫除周围物质产生冲击波(shock)，激发出X射线、光学(optical)、射电(Radio)辐射，它们被统称为余辉(afterglow)；

5、千新星扫除周围物质，产生冲击波，激发出射电辐射。

这次的结果直接证实理论家此前的各种计算是正确的，而且这次观测自身也成为天文学上的一个伟大里程碑，因为：

1、首次观测到中子星与中子星并合发出的引力波。

2、首次直接确定一部分伽玛暴的起源。既然这个引力波是两颗中子星并合导致的，那么伴随它的短伽玛暴自然也是这对中子星并合产生的。这就证明至少有一部分短伽玛暴来自中子星与中子星并合。

3、首次直接证实两颗中子星并合会产生类似于超新星的现象。这类现象被称为千新星，1998年，李立新与其导师Paczyński 首次计算、预测了这个现象。2013年，天文学家发现一个较强烈的红外线辐射可能是千新星，但还没更强的证据。这次首次通过引力波判断出双中子星并合，且伴随它的紫外-光学-红外辐射与千新星的理论预测符合，因此首次确定无疑地发现了千新星，也首次直接证实双中子星并合会产生“千新星”现象。

图：理论上的“千新星”的亮度演化曲线。Barnes J, Kasen D. ApJ,2013,775,18

4、首次直接证实中子星并合会产生黄金、白金(铂)和大量放射性元素。理论计算表明，一次中子星并合可产生大约300个地球那么重的黄金。而且，理论计算还表明，中子星并合后的喷发物既可以形成黄金这样的稳定元素，也可以形成大量放射性物质，后者将这些物质加热为千新星。这次证明中子星并合产生了千新星，那自然就证明了：中子星并合后喷发出物质可以形成黄金以及其他各种放射性重元素、宇宙中的重元素至少有一部分来自中子星并合。

图：双中子星并合形成引力波、伽玛暴与超新星的过程示意图。来源：NASA/ESA/A. Feild (STScI)

5、开启了“多信使天文学”的新纪元。天文学家通过接收多种信号来研究观测天文现象，主要信号分为四大类：电磁波(包括伽玛射线、X射线、紫外-光学-红外，射电波)、中微子、宇宙射线、引力波。这些信号都携带了天体的重要信息，因此都被称为“信使”。使用多种探测器探测同一个天文现象发出的多种“信使”，就是“多信使”天文学的基本手段。2015年前，人们没有探测到引力波；此后，人们探测到引力波，但没有强证据表明它们伴随着电磁波(有一次被认为伴随伽玛暴，但缺乏说服力)。这次是第一次同时观测到一个爆炸事件发出的引力波和电磁波。

图：一个多信使观测的的方案示意图。从左到右分别是观测引力波的LIGO/Virgo、观测光学辐射的光学望远镜、观测伽玛射线暴的Fermi伽玛射线望远镜。