又見引力波!這一次,中國沒有錯過
新華社南京10月16日電 題:又見引力波!這一次,中國沒有錯過
新華社記者王玨玢、蔣芳、白國龍
這一次,中國沒有錯過!
北京時間16日22時,科學(xué)家們在多國宣佈成功探測到第一例雙中子星引力波事件,人類首次窺見引力波源頭的奧秘。我國包括南極巡天望遠(yuǎn)鏡AST3-2、國內(nèi)第一顆空間X射線天文衛(wèi)星慧眼望遠(yuǎn)鏡在內(nèi)的多臺設(shè)備參與觀測引力波事件,我國科研人員還借助引力波光譜解開了宇宙中金、銀等超鐵元素的産生之謎。
尋到宇宙“黃金之源”
“中子星合併是宇宙的‘巨型黃金製造廠’,借助引力波探究中子星,可以讓人類窺見金、銀等超鐵元素,是如何在宇宙‘盛大焰火’中産生的。”中科院紫金山天文臺副研究員金志平參加的國際團(tuán)隊,通過引力波光學(xué)信號的觀測和光譜分析確定,中子星合併確實是宇宙中金銀等超鐵元素的主要起源地。
2017年8月17日,第4例引力波事件發(fā)生後的第3天,美國鐳射干涉引力波觀測臺LIGO又發(fā)現(xiàn)一個新的引力波信號GW170817。與前4例黑洞合併所産生的引力波不同,GW170817是一個由雙中子星合併産生的引力波。全球約70個地面及空間望遠(yuǎn)鏡從紅外、X光、紫外和射電等多個波段開展後續(xù)觀測。
這其中,也包括中國架設(shè)在崑崙站的南極巡天望遠(yuǎn)鏡AST3-2。身在南京的中科院南極天文中心的年輕成員胡鐳,是第一個注意到南極巡天望遠(yuǎn)鏡AST3-2“有情況”的人。
胡鐳告訴記者,8月18日中午,南極團(tuán)隊獲知引力波信號準(zhǔn)確方位後,立刻調(diào)整巡天望遠(yuǎn)鏡角度,把望遠(yuǎn)鏡觀測角度拉到極限,歷時10天,每天2小時,終於在預(yù)期坐標(biāo)內(nèi)看到了那個寶貴的亮點。中國在南極抓住了這個機(jī)會!
“沒看到”也重要
那些“看到”令人狂喜,有的“沒看到”也至關(guān)重要。引力波事件發(fā)生時,全球僅有4臺X射線和伽馬射線望遠(yuǎn)鏡成功監(jiān)測到爆發(fā)天區(qū),中國的空間X射線天文衛(wèi)星慧眼望遠(yuǎn)鏡便是其中之一。
慧眼望遠(yuǎn)鏡是2017年6月15日從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空的。中科院高能物理研究所的專家説,參與本次引力波事件觀測時,慧眼望遠(yuǎn)鏡剛剛試運作2個月。
慧眼望遠(yuǎn)鏡帶有高能、中能、低能X射線望遠(yuǎn)鏡和空間環(huán)境監(jiān)測器等科學(xué)儀器,能將以自身為圓心的全宇宙360度的範(fàn)圍納入視野之內(nèi);能對銀河系進(jìn)行大天區(qū)巡天和掃描,發(fā)現(xiàn)新的高能天體;也能借助伽馬射線暴工作模式,發(fā)現(xiàn)其他劇烈爆發(fā)現(xiàn)象,可幫助研究宇宙深處大品質(zhì)恒星的死亡及中子星併合等過程中的黑洞形成。
“大家普遍預(yù)計,在兆電子伏特能段,引力波電磁對應(yīng)體將非常明亮,而事實上,慧眼望遠(yuǎn)鏡沒有探測到這樣的輻射,給出了兆電子伏特能段的流強(qiáng)上限,説明它的輻射性質(zhì)比較複雜,跟理論預(yù)言相距甚遠(yuǎn)。這同樣是具有歷史意義的發(fā)現(xiàn)。”中科院高能所慧眼望遠(yuǎn)鏡伽馬暴和引力波電磁對應(yīng)體研究組負(fù)責(zé)人熊少林説。
為那一秒的相遇,人類探尋百年
天體劇烈活動引起的時空擾動,好比在浩渺的宇宙中央投下一顆石子,歷經(jīng)10多億年漫漫星系之旅,時空的漣漪最終與地球邂逅1秒。從1916年愛因斯坦的預(yù)言,到2016年2月首次確定探測到引力波信號,人類為了這最後1秒的相遇,苦苦探尋百年。
自首次發(fā)現(xiàn),人類“觸波”的頻率明顯加快。2015年12月、2017年1月和8月,人類又先後探測到3次由雙黑洞合併觸發(fā)的引力波。特別是最新的一次,編號為GW170814的雙黑洞引力波被兩臺位於美國的LIGO設(shè)備和一臺歐洲“處女座”(Virgo)引力波探測器同時找到。3臺設(shè)備聯(lián)手發(fā)現(xiàn),大大精確了引力波在太空中的方位,引力波探索又向前邁進(jìn)了一大步。
第五次引力波信號也是第一次中子星合併引力波,更是引起了全球天文界的一波狂歡。在8月17日的事件中,全球約70個地面及空間望遠(yuǎn)鏡從伽馬射線、X光、紫外、光學(xué)、紅外和射電等波段開展後續(xù)觀測,確認(rèn)引力波信號來自地球約1.3億光年的長蛇座內(nèi)NGC4993星系,兩顆中子星的品質(zhì)均不超過太陽的兩倍。
引力波天文學(xué)時代正在到來
2017年的諾貝爾物理學(xué)獎,頒給了3名為引力波探測作出重要貢獻(xiàn)的美國科學(xué)家。引力波天文學(xué)的時代正在到來。
吳雪峰、金志平等研究人員預(yù)測,下一個探測亮點應(yīng)該是中子星、黑洞合併産生的引力波事件。樂觀估計,這一激動人心的發(fā)現(xiàn)可能在未來一兩年內(nèi)就與人類見面。此外,白矮星等天體合併産生的低頻引力波、以及宇宙開端大爆炸産生的原初引力波,還有待進(jìn)一步探尋。
在這個領(lǐng)域,中國近年來相繼提出“阿裏計劃”“天琴計劃”和“太極計劃”,在陸地和空間探測中低頻和低頻引力波。
在“慧眼”的技術(shù)基礎(chǔ)之上,中國科學(xué)院高能物理研究所提出了專門探測引力波閃的引力波高能電磁對應(yīng)體全天監(jiān)測器項目(GECAM),並將其命名為“閃電”。
據(jù)熊少林介紹,“閃電”不僅能夠同時監(jiān)測全天隨機(jī)爆發(fā)的引力波閃,而且具有更低的探測閾值、更高的監(jiān)測靈敏度以及更好的定位能力,對引力波閃的綜合探測性能遠(yuǎn)超現(xiàn)有望遠(yuǎn)鏡。如能順利立項,這有望使我國在引力波電磁對應(yīng)體的探測研究上達(dá)到國際領(lǐng)先水準(zhǔn)。
中科院紫金山天文臺研究員韋大明説:“引力波能幫人類洞悉整個宇宙的起源。如果找到合適的引力波,人們將有機(jī)會為大爆炸等一系列基本物理假設(shè)找到證據(jù)。到那時,人類會以前所未有的方式看到塑造宇宙的力量。”
