首次探测到中子星撞击产生的引力波标志着天文学的新纪元

发布网友 发布时间：2023-04-24 10:11

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热心网友 时间：2023-10-11 22:14

有史以来第一次，科学家们发现了引力波和来自同一宇宙事件的光——在这种情况下，两个被称为中子星的超致密恒星尸体的灾难性合并。

这一里程碑式的发现开创了“多信使天体物理学”的领域，它有望揭示令人兴奋的研究人员说，对宇宙有了新的认识。这一发现还提供了第一个确凿的证据，证明中子星撞击是宇宙中许多金、铂和其他重元素的来源。[引力波如何工作（信息图表）]

研究人员如何描述这一发现激光干涉重力波天文台（LIGO）项目的科学家Richard O'Shaughnessy说：“最高级是失败的，

“这是我们在天文学研究中的一个转变，”O'Shaughnessy，他位于罗切斯特理工学院计算相对论和引力中心，告诉太空人。“太棒了。

引力波是由大质量宇宙物体加速产生的时空结构中的涟漪。这些涟漪以光速移动，但它们更具穿透力；它们不会被光照的方式散射或吸收。“KdSPE”“KdSPs”阿尔伯特·爱因斯坦首先预言了他在1916发表的广义相对论中的引力波的存在。但天文学家花了一个世纪才直接探测到它们。这一里程碑发生在2015年9月，当时LIGO看到两个合并黑洞发射的引力波。最初发现的

获得了三个项目的共同创始人，即2017年诺贝尔物理学奖。LIGO小组很快又发现了另外三个发现，这些发现都可以追溯到碰撞黑洞。

今天（10月16日）在世界各地的新闻发布会上宣布的第五次引力波探测，以及在多个科学期刊上发表的大量论文中，都是全新的发现。2017年8月17日，LIGO位于路易斯安那州和华盛顿州的两个探测器接收到一个持续约100秒的信号，远远超过了黑洞合并产生的每秒“啁啾”的分数。

在我们看来很可能是中子星，我们梦寐以求的另一个源LIGO科学合作组织的发言人、麻省理工学院Kavli天体物理和空间研究所的高级研究科学家大卫•舒梅克在一份声明中说：“我们希望看到——并对我们将看到的世界充满希望。”。[如何探测引力波：LIGO简单地解释了（视频）]

事实上，LIGO团队的计算表明，每一个碰撞物体的质量都是太阳质量的1.1到1.6倍，从而使两个物体都处于中子星的质量范围内。（负责其他探测信号的合并黑洞中，每个黑洞都含有几十个太阳质量。）

中子星，是在超新星爆炸中死亡的大质量恒星的坍塌残余，加州帕萨迪纳卡内基科学研究所天文台的理论天体物理学家托尼皮罗在另一份声明中说：

“它们离黑洞越近，实际上就不会是黑洞。”一颗中子星只有一茶匙的重量，相当于地球上所有人的总和。

在意大利比萨附近的*座引力波探测器，也从8月17日的事件中得到了一个信号，这个事件被称为GW170817（对于它发生的日期）。而美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜在大约同一时间发现了一束伽马射线——最高能量形式的光——来自同一个一般位置。

所有这些信息都让研究人员能够追踪信号的来源到南部天空的一小块地方。探索小组的成员将这些信息传递给世界各地的同事，让他们用地面和太空望远镜搜索那块区域。

这个团队很快就取得了成果。就在引力波探测后几个小时，皮罗和他的同事在智利的拉斯坎帕纳斯天文台用望远镜发现了一个距地球约1.3亿光年的匹配光源。

“我们在附近的一个星系看到了一个明亮的蓝色光源，这是第一次看到中子星合并产生的发光碎片“曾经被观察过，”同样来自卡内基天文台的团队成员乔希·西蒙在一份声明中说这绝对是一个激动人心的时刻。

然后，大约一小时后，同样在智利的双子座南部望远镜的研究人员在红外线中发现了同样的光源。其他使用各种仪器的小组很快研究了电磁光谱中的辐射源，从射电波长到X射线波长。

这项工作揭示了一些观测到的光是金和铀等重元素的放射性辉光，这是两颗中子星碰撞时产生的。

这是个大问题。科学家们已经知道了较轻元素的来源——大多数氢和氦是在大爆炸期间产生的，而其他一直到铁的元素则是由恒星内部的核聚变过程产生的——但是对重元素的起源还不太清楚。[大爆炸到现在：10个简单的步骤]

“我们已经证明，周期表中最重的元素，其起源直到今天都笼罩在神秘之中，是由中子星合并而成，”马萨诸塞州剑桥哈佛史密森天体物理中心（CfA）的Edo Berger在一份声明中说。伯杰领导的一个研究小组使用智利塞罗托洛洛美洲天文台的暗能量照相机对这一事件进行了研究。

“每次合并都能产生超过地球质量的贵金属，如黄金和铂，以及我们手机中发现的许多稀有元素，”伯杰在一份声明中说，

的确是，研究人员说，GW170817可能产生了约10个地球质量的黄金和铀。

。对GW170817的深入研究揭示了其他重要的见解。

例如，这项工作证明引力波确实如理论预测的那样以光速运动。（费米太空望远镜在引力波信号结束后2秒就探测到伽马射线爆发。）天文学家现在对中子星了解得更多了。

“中子星可以由某些类型的物质组成，我们确信它们不是由这些物质组成的，奥肖内西说，因为他们在合并过程中并没有太多压力，

，但GW170817只是一个开始。例如，这样的“多信使”观测提供了另一种校准天体距离的方法，CfA的Avi Loeb说，他同时也是哈佛大学天文学系的*。

这样的测量理论上可以帮助科学家最终确定宇宙膨胀的速度。勒布说，这个被称为哈勃常数的数值的估计值，取决于它们是用超新星爆炸的观测数据还是宇宙微波背景（大爆炸遗留下来的古代光线）来计算的，他说：

“我认为最令人兴奋的可能是，这真的是一个开始，”奥肖内西在谈到新发现时说它重新设置了未来几年天文学的发展方向，现在我们有多种方法同时探测一个短暂而暴力的宇宙。

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