科學也可以如此靠近

發現雙子星引力波意味著什麼?

12月
17
2017

2017年12月17日19時 今日科學 黑龍江日報

黑龍江日報

目前探測到的5次引力波空間定位比較圖,黃色部分是最新的引力波GW170817確定的引力波源所在的區域。

10月16日,國際天文界宣布,首次直接探測到雙中子星併合引力波及其伴隨的電磁信號。這標誌人類歷史上第一次使用雷射干涉引力波天文台和其他望遠鏡觀測到同一天體物理事件,預示天文學研究進入「多信使」階段。

什麼是「多信使」呢?以前人類探索宇宙,傳輸和接受信息主要依靠電磁波這個「信使」,現在又有了引力波這個「信使」,人類探索宇宙的手段因此而變得多樣化。如果說電磁波是「看」的「眼睛」的話,那麼引力波就是用來「聽」的「耳朵」。引力波對人類科學以及未來的影響究竟有多大,人們全都興奮地期待著。

——編者

能被「看」到的引力波

10月16日,人類第一次直接探測到雙中子星併合引力波及其伴隨的電磁信號,此次發現由美國雷射干涉引力波天文台和歐洲室女座干涉儀引力波探測器,以及其他70個地面及空間望遠鏡共同完成。

《自然》刊登文章稱,與此前探測到的雙黑洞併合引力波不同,雙中子星併合不僅產生引力波,還產生電磁波。此外,雙黑洞併合引力波一般持續1秒甚至更短時間,而雙中子星併合引力波可持續1分鐘之久。

國家天文台恆星級黑洞研究團組負責人苟利軍研究員介紹,此前也觀測到兩個中子星構成的系統,但從來沒有直接探測到來自它們的引力波。「這次探測到的是它們彼此非常靠近時產生的引力波。」

中國科學院國家天文台、西澳大學國際射電天文研究中心在讀博士劉博洋解釋:「雙中子星併合之前會產生一段時間的引力波,併合後相互作用產生系列後續物理現象,可以在不同波段逐步看到。」

另據天文學家計算,此次天文事件發生在水蛇座方向,距離地球1.3億光年。

劉博洋說,這個距離在天文學上是非常近的,「此前黑洞併合產生的引力波持續觀測時間很短,而這次觀測時間很長。它特別近的距離也是我們這次觀測到非常長時間引力波的有利因素。」

因為此次引力波事件具有極為重要的意義,天文學家使用大量地面和空間望遠鏡進行觀測,形成了一場天文學歷史上極為罕見的全球規模的聯合觀測。不過,在引力波事件發生時,僅有4台X射線和伽馬射線望遠鏡成功監測到爆發天區,中國的「慧眼」望遠鏡便是其中之一。

發現引力波的意義

多國聯合發布,被稱為天文界又一狂歡的雙中子星併合,對天文學界到底有何意義?「這預示著多信使天文學研究的開端。」苟利軍說。

南京大學與加州伯克利分校天體物理學博士研究生王善欽表示,自2015年首次探測到引力波以來,探測到的引力波事件都是黑洞-黑洞併合,沒有令人信服的電磁波對應物。這次雙中子星併合產生的引力波首次實現引力波與電磁波各波段聯合觀測。也就是說,在以後天文觀測中,可通過引力波、電磁波、高能宇宙線、中微子中的兩個或者多個進行聯合觀測。

「這有助於更全面了解天文現象發生的全貌。單獨觀測引力波,只能知道伽馬射線暴之前發生了什麼;單獨觀測伽馬射線,只能知道伽馬射線暴之後發生了什麼。多信使觀測,可以給我們一個完整的

事件過程。」劉博洋說。

對「日常」生活的影響

雙中子星併合引力波的發現對全球天文學界來說是一次狂歡,對我們的日常生活有哪些影響呢?雙中子星併合會甩出一些中子星碎塊,這些碎塊內部會發生快速中子俘獲過程,形成大量重元素。「就像兩個雞蛋碰撞,蛋清和蛋黃會掉出來,掉出來的同時會發生一些物理過程,這會產生大量的金元素。」劉博洋用通俗的語言解釋了這一現象。

王善欽說,據估計,中子星的一次碰撞,拋出的碎塊中形成的黃金足有300個地球那麼重。也就是說,你的金戒指或者金項鍊裡面,大部分黃金是至少幾十億年前中子星與中子星或黑洞碰撞後的碎塊里產生的。這些碎片其中的一部分與其他物質在46億年前凝結成了地球。


延伸閱讀

喝蜂蜜水,你用開水,還是溫水,這麼多年我都沖錯了

化學原料藥製造企業全部退出北京; 聖湘生物獲超5

外網熱議「隱形動物」照片, 這些絕對是動物界躲貓

如何預防潤滑油的品質出現劣質

新型紅外雷射傳感器「嗅」出痕量化學物質


熱門內容

友善連結