北京时间10月16日20时起,美国LIGO(激光干涉引力波天文台)组织、中国科学院紫金山天文台、欧洲南方天文台等全球几十家天文机构几乎同时召开新闻发布会,宣布重大发现——双中子星合并。这次,人类不仅探测到了引力波,还在红外、可见光、射电等多个电磁波段获得了丰富的信息。
自2015年9月14日起,人类共探测到四次引力波事件,都是黑洞与黑洞合并的天文事件。黑洞周围的物质很少,而电磁波的产生需要物质,所以黑洞合并一般不会产生电磁波,从人类观测角度来看,也就是“不发光”。这意味着,黑洞与黑洞合并,除了引力波,天文学家没有其他手段可以获得更多信息。
所以,自打发现引力波,科学家就一直期盼着两颗中子星合并的事件出现。因为双中子星合并时,会向外抛射大量物质,从最初的伽玛暴,到接下来绵延约十天的余辉辐射,它辐射出的电磁波,几乎可覆盖所有波段。而地球上,近百年来,人类已造了众多采集电磁波信号的望远镜,可收集到丰富的信息。
果然,就在LIGO和意大利的引力波观测仪Virgo即将结束观测季的前夕,它们又发现一起引力波事件,而且“有光学对应体”,并给出了大致方位——NGC4993星系,这是一个位于水蛇座的星系,距地球约1.3亿光年。
这是否就是期盼已久的双中子星合并?8月17日,美国费米望远镜的伽玛暴监测器在这个方位发现了一个短时标的伽玛暴事件,并给出了较精确定位。这将全世界的大望远镜都引向了这个天区——根据理论模型,发生时间短于2秒的伽玛暴,起源于双中子星或中子星与黑洞的合并。超过2秒的伽玛暴则是大质量恒星的“葬礼烟花”。
接下来十几天,美国钱德拉X射线望远镜、哈勃空间望远镜,欧洲南方天文台甚大望远镜,位于智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列,以及中国建在南极的南极巡天望远镜,都纷纷进行观测。于是,才有了全球几十家天文机构竞相宣布各自观测结果的盛况。
双中子星合并,为何会让天文学家如此热血沸腾?因为它的科学意义实在太重大了。
首先,短时标伽玛暴起源于双中子星合并,一直只存在于理论预测中,从未成功观测到过。所以,这次其实进行了一次验证,与理论预测相当符合。
第二,这也是对宇宙中超重元素来源的一次很好探索。在宇宙中,氢、氦等轻元素产生于宇宙大爆炸,但在恒星中,通过核聚变反应,最多只能得到铁元素。原子量更大的超重元素,比如金、银等,究竟如何产生?天文学家曾从理论上推测双中子星合并可能是产生超重元素的重要场所。
第三,更让天文学家兴奋的是,这意味着人类向多信使天文学时代又迈进一步。引力波打开了人类观测宇宙的新通道,而近几十年来,人类认识宇宙的线索越来越多,同一天文事件可从不同角度获得研究信息。
(《文汇报》10.17 许琦敏)

上一版


缩小
全文复制