最近又有引力波新发现轰动世界——它描述了2017年8月17日的双中子星并合过程。当时，美国和欧洲的激光干涉引力波天文台（LIGO、VIRGO）联合世界上地面到空间的探测设备，一起探测到引力波和电磁辐射。这是人类首次观测双中子星并合产生的爆发辐射。在此之前，公布的四次引力波探测均来自双黑洞系统并合，所以没有电磁辐射。由于中子星并合的引力波辐射时间长达100多秒，所以天文学家有足够时间去启动望远镜装置跟踪电磁辐射——而黑洞并合的时间极短，大约1秒，因此无法实现多种探测手段的“多信使”联合观测。 这是科学家翘首以盼的重大事件，早在引力波理论提出后不久，中子星并合就被列为候选体，但是寻觅之路满是荆棘，今天终于修成“正果”。类似的双中子星轨道收缩验证了爱因斯坦广义相对论预言：引力波消耗系统的角动量，最终导致轨道不断缩小到并合。早在1974年，美国天文学家泰勒和赫尔斯就使用阿雷西博305米口径射电望远镜，观测到引力辐射导致的双中子星轨道衰减，其结果与爱因斯坦的预言一致，两人在1993年获得诺贝尔物理学奖。 此次发现也获得国际科学界认可，2017年诺贝尔物理学奖授予美国三位引力波科学家雷纳·韦斯、巴里·巴里什和基普·索恩，以表彰他们在LIGO建设和引力波观测的杰出贡献。 在两颗中子星并合的最后时刻，不仅发射引力波，在电磁频谱上也发生灾难性的爆炸。数据分析表明，爆发信号在旅途中飞行了1.3亿年后到达地球。当获知这个引力波信号位置后，天文学家还在伽玛、光学、红外线以及射电波段进行联合观测，准确锁定了这次爆发的多方面信息，如其所在星系是NGC4993。 中子星并合前，其转动速度变得非常小，这是因为两个星体的巨大引力场引发的潮汐力巨大，两者的摩擦使得星体减速。分析表明，大约总质量的1％通过爆发能量的形式释放出去。另外，经过1.3亿光年的旅程，电磁信号在引力波峰值后仅1.7秒钟到达，这意味着引力波也是以光速运动——而延迟可能来自光辐射的反应时间。此次辐射还为超过铁原子序数的重元素（如金银）的形成找到可靠证据。显然，这是人类科学史上的又一里程碑发现。 此次“多信使”引力波探测是全球天文学装置合作的典范——共有70多个单位参与，我国天文学装置也在其中发挥积极作用。目前正在进行调试的FAST天眼望远镜已经发现6颗新脉冲星，亦即转动的中子星，当FAST的功能不断优化后，也将投入到双中子星并合后的射电微量信号追踪，这将为双中子星并合引力波的余晖探测和寻找新的示踪剂发挥无与伦比的作用。 |
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