國內外天文台都在賣的關子，原來是這回事兒，中國是最大贏家

又見引力波！

這一次，中國沒有錯過

新華社記者王珏玢、蔣芳、白國龍

這一次，中國沒有錯過！

北京時間16日22時，科學家們在多國宣布成功探測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。我國包括南極巡天望遠鏡AST3-2、國內第一顆空間X射線天文衛星慧眼望遠鏡在內的多台設備參與觀測引力波事件，我國科研人員還藉助引力波光譜解開了宇宙中金、銀等超鐵元素的產生之謎。

尋到宇宙「黃金之源」

「中子星合併是宇宙的巨型黃金製造廠，藉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生的。」中科院紫金山天文台副研究員金志平參加的國際團隊，通過引力波光學信號的觀測和光譜分析確定，中子星合併確實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例引力波事件發生後的第3天，美國激光干涉引力波觀測台LIGO又發現一個新的引力波信號GW170817。與前4例黑洞合併所產生的引力波不同，GW170817是一個由雙中子星合併產生的引力波。全球約70個地面及空間望遠鏡從紅外、X光、紫外和射電等多個波段開展後續觀測。

這其中，也包括中國架設在崑崙站的南極巡天望遠鏡AST3-2。身在南京的中科院南極天文中心的年輕成員胡鐳，是第一個注意到南極巡天望遠鏡AST3-2「有情況」的人。

胡鐳告訴記者，8月18日中午，南極團隊獲知引力波信號準確方位後，立刻調整巡天望遠鏡角度，把望遠鏡觀測角度拉到極限，歷時10天，每天2小時，終於在預期坐標內看到了那個寶貴的亮點。中國在南極抓住了這個機會！

「沒看到」也重要

那些「看到」令人狂喜，有的「沒看到」也至關重要。引力波事件發生時，全球僅有4台X射線和伽馬射線望遠鏡成功監測到爆發天區，中國的空間X射線天文衛星慧眼望遠鏡便是其中之一。

慧眼望遠鏡是2017年6月15日從酒泉衛星發射中心發射升空的。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時，慧眼望遠鏡剛剛試運行2個月。

慧眼望遠鏡帶有高能、中能、低能X射線望遠鏡和空間環境監測器等科學儀器，能將以自身為圓心的全宇宙360度的範圍納入視野之內；能對銀河系進行大天區巡天和掃描，發現新的高能天體；也能藉助伽馬射線暴工作模式，發現其他劇烈爆發現象，可幫助研究宇宙深處大質量恆星的死亡及中子星併合等過程中的黑洞形成。

「大家普遍預計，在兆電子伏特能段，引力波電磁對應體將非常明亮，而事實上，慧眼望遠鏡沒有探測到這樣的輻射，給出了兆電子伏特能段的流強上限，說明它的輻射性質比較複雜，跟理論預言相距甚遠。這同樣是具有歷史意義的發現。」中科院高能所慧眼望遠鏡伽馬暴和引力波電磁對應體研究組負責人熊少林說。

為那一秒的相遇，人類探尋百年

天體劇烈活動引起的時空擾動，好比在浩渺的宇宙中央投下一顆石子，歷經10多億年漫漫星系之旅，時空的漣漪最終與地球邂逅1秒。從1916年愛因斯坦的預言，到2016年2月首次確定探測到引力波信號，人類為了這最後1秒的相遇，苦苦探尋百年。

自首次發現，人類「觸波」的頻率明顯加快。2015年12月、2017年1月和8月，人類又先後探測到3次由雙黑洞合併觸發的引力波。特別是最新的一次，編號為GW170814的雙黑洞引力波被兩台位於美國的LIGO設備和一台歐洲「處女座」（Virgo）引力波探測器同時找到。3台設備聯手發現，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了一大步。

第五次引力波信號也是第一次中子星合併引力波，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個地面及空間望遠鏡從伽馬射線、X光、紫外、光學、紅外和射電等波段開展後續觀測，確認引力波信號來自地球約1.3億光年的長蛇座內NGC4993星系，兩顆中子星的質量均不超過太陽的兩倍。

引力波天文學時代正在到來

2017年的諾貝爾物理學獎，頒給了3名為引力波探測作出重要貢獻的美國科學家。引力波天文學的時代正在到來。

吳雪峰、金志平等研究人員預測，下一個探測亮點應該是中子星、黑洞合併產生的引力波事件。樂觀估計，這一激動人心的發現可能在未來一兩年內就與人類見面。此外，白矮星等天體合併產生的低頻引力波、以及宇宙開端大爆炸產生的原初引力波，還有待進一步探尋。

在這個領域，中國近年來相繼提出「阿里計劃」「天琴計劃」和「太極計劃」，在陸地和空間探測中低頻和低頻引力波。

在「慧眼」的技術基礎之上，中國科學院高能物理研究所提出了專門探測引力波閃的引力波高能電磁對應體全天監測器項目（GECAM），並將其命名為「閃電」。

據熊少林介紹，「閃電」不僅能夠同時監測全天隨機爆發的引力波閃，而且具有更低的探測閾值、更高的監測靈敏度以及更好的定位能力，對引力波閃的綜合探測性能遠超現有望遠鏡。如能順利立項，這有望使我國在引力波電磁對應體的探測研究上達到國際領先水平。

中科院紫金山天文台研究員韋大明說：「引力波能幫人類洞悉整個宇宙的起源。如果找到合適的引力波，人們將有機會為大爆炸等一系列基本物理假設找到證據。到那時，人類會以前所未有的方式看到塑造宇宙的力量。」

科普：引力波與宇宙級「盲人摸象」

新華社北京10月16日電（記者黃堃林小春）最新關於雙中子星合併產生引力波的發現備受關注。許多科學家評論說，這標誌著「多信使天文學」進入一個新時代。那什麼是多信使天文學？打個比方，這就是宇宙級的「盲人摸象」。

「我們常說天文學研究是盲人摸象，因為宇宙太大了，要了解它太難了，一種手段往往只能了解一個方面的信息，」中國科學院國家天文台科學傳播中心主任鄭永春研究員說，「引力波提供了一種與以往觀測方式完全不同的手段，使多信使天文學進入一個新時代。」

藝術家想像的雙中子星合併時發生的猛烈爆炸。扭曲的時空網象徵著爆炸發出的引力波，上下兩道光柱代表的是在發出引力波僅幾秒鐘後會噴射出的伽馬射線。圖片來源：NSF/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet

從古人單憑肉眼仰望星辰，到伽利略第一個將天文望遠鏡對向星空，人類曾經觀察宇宙的唯一方式就是光線。但這種觀測不僅受到天氣條件的約束，所獲得的信息也受到可見光載體的限制。

隨著科學的發展，人們逐漸認識到在可見光之外，宇宙中還存在X射線、無線電波等看不見的電磁波。通過探測它們，可以觸摸到宇宙這隻「大象」的另外一些方面。比如黑洞的引力讓光線也無法逃脫，人們無法看見黑洞，但是它會釋放出很強的X射線，讓天文學家得以分析黑洞的若干性質。

「X射線、可見光、無線電波都是電磁波，只是波長不同，所以逐漸發展出全波段天文學，就是用各種波段來研究同一個天文現象，能得到更客觀和更深刻的認識，」鄭永春說，「還是用盲人摸象打比方，用不同方式摸得多了，宇宙的形態也能慢慢呈現出來。」

引力波的發現，又提供了一種全新的「摸象」方式。引力波是與電磁波本質不同的物理現象，雖然百年前愛因斯坦的廣義相對論就預言了引力波的存在，但由於相關信號非常微弱，直到2015年才由美國「激光干涉引力波天文台」（LIGO）第一次探測到由雙黑洞合併產生的引力波信號。

科學家想像中的中子星內部結構。圖片來源：Wikipedia | 翻譯：易舒序

本次LIGO項目組宣布發現的引力波，來自距地球約1．3億光年處的雙中子星合併。與黑洞合併只產生引力波不同的是，中子星合併除了產生引力波外，還發出了大量的電磁波。對於這次事件，全球約70個地面及空間望遠鏡從紅外、X射線、紫外和射電等波段進行了觀測。這是有史以來第一次，人類同時探測到來自同一個天文事件的引力波與電磁波。

這就是讓天文學家感到興奮的「多信使天文學」。引力波和電磁波作為不同的「信使」，可以告訴我們同一個天文事件在不同方面的信息。美國田納西大學天體物理學教授邁克爾吉德里說，「多信使天文學」是天文學家長期追求的「聖杯」，將對相關領域的未來產生巨大影響。

從肉眼觀星到使用望遠鏡，從「全波段天文學」到「多信使天文學」，人類認識宇宙的手段在逐漸豐富，這頭仍有不少謎團的宇宙「大象」，最終會向人類展示出它的真面目。

編輯/姚俊芝

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