又見引力波!這一次,中國(guó)沒有錯(cuò)過
新華社南京10月16日電 題:又見引力波!這一次,中國(guó)沒有錯(cuò)過
新華社記者王玨玢、蔣芳、白國(guó)龍
這一次,中國(guó)沒有錯(cuò)過!
北京時(shí)間16日22時(shí),科學(xué)家們?cè)诙鄧?guó)宣布成功探測(cè)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(guó)包括南極巡天望遠(yuǎn)鏡AST3-2、國(guó)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(tái)設(shè)備參與觀測(cè)引力波事件,我國(guó)科研人員還借助引力波光譜解開了宇宙中金、銀等超鐵元素的產(chǎn)生之謎。
尋到宇宙“黃金之源”
“中子星合并是宇宙的‘巨型黃金制造廠’,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’中產(chǎn)生的。”中科院紫金山天文臺(tái)副研究員金志平參加的國(guó)際團(tuán)隊(duì),通過引力波光學(xué)信號(hào)的觀測(cè)和光譜分析確定,中子星合并確實(shí)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)生后的第3天,美國(guó)激光干涉引力波觀測(cè)臺(tái)LIGO又發(fā)現(xiàn)一個(gè)新的引力波信號(hào)GW170817。與前4例黑洞合并所產(chǎn)生的引力波不同,GW170817是一個(gè)由雙中子星合并產(chǎn)生的引力波。全球約70個(gè)地面及空間望遠(yuǎn)鏡從紅外、X光、紫外和射電等多個(gè)波段開展后續(xù)觀測(cè)。
這其中,也包括中國(guó)架設(shè)在昆侖站的南極巡天望遠(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(gè)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(duì)獲知引力波信號(hào)準(zhǔn)確方位后,立刻調(diào)整巡天望遠(yuǎn)鏡角度,把望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)角度拉到極限,歷時(shí)10天,每天2小時(shí),終于在預(yù)期坐標(biāo)內(nèi)看到了那個(gè)寶貴的亮點(diǎn)。中國(guó)在南極抓住了這個(gè)機(jī)會(huì)!
“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(shí),全球僅有4臺(tái)X射線和伽馬射線望遠(yuǎn)鏡成功監(jiān)測(cè)到爆發(fā)天區(qū),中國(guó)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說,參與本次引力波事件觀測(cè)時(shí),慧眼望遠(yuǎn)鏡剛剛試運(yùn)行2個(gè)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(cè)器等科學(xué)儀器,能將以自身為圓心的全宇宙360度的范圍納入視野之內(nèi);能對(duì)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質(zhì)量恒星的死亡及中子星并合等過程中的黑洞形成。
“大家普遍預(yù)計(jì),在兆電子伏特能段,引力波電磁對(duì)應(yīng)體將非常明亮,而事實(shí)上,慧眼望遠(yuǎn)鏡沒有探測(cè)到這樣的輻射,給出了兆電子伏特能段的流強(qiáng)上限,說明它的輻射性質(zhì)比較復(fù)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(duì)應(yīng)體研究組負(fù)責(zé)人熊少林說。
為那一秒的相遇,人類探尋百年
天體劇烈活動(dòng)引起的時(shí)空擾動(dòng),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(shí)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(cè)到引力波信號(hào),人類為了這最后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,人類又先后探測(cè)到3次由雙黑洞合并觸發(fā)的引力波。特別是最新的一次,編號(hào)為GW170814的雙黑洞引力波被兩臺(tái)位于美國(guó)的LIGO設(shè)備和一臺(tái)歐洲“處女座”(Virgo)引力波探測(cè)器同時(shí)找到。3臺(tái)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(hào)也是第一次中子星合并引力波,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(gè)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后續(xù)觀測(cè),確認(rèn)引力波信號(hào)來自地球約1.3億光年的長(zhǎng)蛇座內(nèi)NGC4993星系,兩顆中子星的質(zhì)量均不超過太陽的兩倍。
引力波天文學(xué)時(shí)代正在到來
2017年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),頒給了3名為引力波探測(cè)作出重要貢獻(xiàn)的美國(guó)科學(xué)家。引力波天文學(xué)的時(shí)代正在到來。
吳雪峰、金志平等研究人員預(yù)測(cè),下一個(gè)探測(cè)亮點(diǎn)應(yīng)該是中子星、黑洞合并產(chǎn)生的引力波事件。樂觀估計(jì),這一激動(dòng)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,白矮星等天體合并產(chǎn)生的低頻引力波、以及宇宙開端大爆炸產(chǎn)生的原初引力波,還有待進(jìn)一步探尋。
在這個(gè)領(lǐng)域,中國(guó)近年來相繼提出“阿里計(jì)劃”“天琴計(jì)劃”和“太極計(jì)劃”,在陸地和空間探測(cè)中低頻和低頻引力波。
在“慧眼”的技術(shù)基礎(chǔ)之上,中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所提出了專門探測(cè)引力波閃的引力波高能電磁對(duì)應(yīng)體全天監(jiān)測(cè)器項(xiàng)目(GECAM),并將其命名為“閃電”。
據(jù)熊少林介紹,“閃電”不僅能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)全天隨機(jī)爆發(fā)的引力波閃,而且具有更低的探測(cè)閾值、更高的監(jiān)測(cè)靈敏度以及更好的定位能力,對(duì)引力波閃的綜合探測(cè)性能遠(yuǎn)超現(xiàn)有望遠(yuǎn)鏡。如能順利立項(xiàng),這有望使我國(guó)在引力波電磁對(duì)應(yīng)體的探測(cè)研究上達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
中科院紫金山天文臺(tái)研究員韋大明說:“引力波能幫人類洞悉整個(gè)宇宙的起源。如果找到合適的引力波,人們將有機(jī)會(huì)為大爆炸等一系列基本物理假設(shè)找到證據(jù)。到那時(shí),人類會(huì)以前所未有的方式看到塑造宇宙的力量。”
