雙中子星併合的藝術想像。圖：美國國家科學基金會/LIGO/索諾馬州立大學/A. Simonnet 

【橙訊】北京時間10月16日22時，美國國家航空航天局(NASA)、歐洲南方天文台、南京紫金山天文台、英國科技設備委員會、法國國家科學研究中心等全球數十家科學機構終於聯合宣佈了重大成果：從約1.3億光年外，科學家們首次探測到壯麗的雙中子星併合產生的引力波，及其光學對應體。

該成果由美國「鐳射干涉引力波天文臺」(LIGO)和歐洲「處女座」(Virgo)引力波探測器及全球其他70個地面及空間望遠鏡共同完成的，包括中國第一顆空間X射線天文衛星——「慧眼」HXMT望遠鏡和中國南極巡天望遠鏡。相關論文發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)、《自然》等期刊上。

LIGO團隊在2016年2月正式宣佈成功探測到由雙黑洞併合產生的引力波，完成了愛因斯坦廣義相對論的最後一塊拼圖，由此眾望所歸地捧走了今年的諾貝爾物理學獎。然而，這次全球共同完成對同一個天文事件的引力波與電磁波的首次聯合觀測，才正式標誌著天文物理掀開多信使時代的新一頁。

據澎湃新聞的報道，清華LIGO科學合作組織工作組負責人曹軍威向介紹說，之前LIGO和Virgo探測到4次來自雙黑洞的引力波信號，在LIGO探測器的敏感頻段內只能持續不到一秒的時間，然而，在8月17日探測到的這個持續了100秒，並且掃過了LIGO的整個靈敏頻段——這個頻段與一個普通樂器能產生的聲波頻段幾乎相同。科學家們可以識別這個天體源的品質遠比迄今觀測到的所有黑洞的品質都要小得多。

LIGO的資料指向了兩個距離地球1.3億光年的相互旋進的天體。資料顯示這個天體系統的品質沒有雙黑洞大，估計為1.1至1.6倍太陽品質，恰好是中子星的品質範圍。對於噪音背景的分析顯示，這種強度的信號是由一致性隨機噪音產生的概率低於每8萬年一次。

一小勺重達10億噸的中子星

引力波是愛因斯坦廣義相對論中的重要推論。時間和空間會在品質面前彎曲，時空在伸展和壓縮的過程中，會產生振動傳播開來，這些振動就是引力波。我們在地球上隨時隨地都可能遭遇來自宇宙中各種源頭的引力波：兩個黑洞併合、碰撞；中子星旋轉、併合；超新星核塌縮等。

LIGO團隊此前探測到的4次引力波事件，均由雙黑洞形成。全世界都在期待，中子星能出現在引力波事件中。

恒星演化到末期，經由引力坍縮發生超新星爆炸，根據品質的不同，內核可被壓縮成白矮星、中子星或黑洞。中子星幾乎完全由中子構成，是目前已知的最小、緻密的恒星。一小勺中子星物質就可能重達10億噸。雙中子星系統在圍繞中心旋轉的過程中會不斷放出引力波，導致系統能量降低，軌道縮小，並最終撞在一起，釋放出強烈的引力波。在最終併合前的100秒以內發出的引力波信號正好位於鐳射干涉儀的靈敏頻段內，因此有機會被觀測到。

「看」到引力波的餘暉

黑洞吸收光，無法被觀測到，而中子星則不然。中子星併合過程不但會發射出強列的引力波輻射，還伴隨劇烈的電磁輻射，也就是所謂的光學對應體。可以說，在科學家們「聽」到中子星引發的引力波事件並定位後，就能運用望遠鏡「看」到「光」，即電磁波。

今年8月份，LIGO和VIRGO開始合作探測引力波。由三處探測器發現的引力波事件不僅更為可靠，也更能準確定位。當時，天文學界已經“謠傳”兩家發現了帶光學對應體的引力波源，疑似由中子星併合產生。不過，消息迅速被當事人刪除。而兩家天文臺在9月底最終發佈的結果，是另一次由黑洞併合產生的引力波事件GW170814。

編輯：陳正偉 責編：吳志隆