北京時間 2017 年 10 月 16 日晚 22 點，全球各大天文台和研究中心聯合發布了一個重大發現，人類首次直接探測到了兩顆中子星碰撞時產生的引力波，以及它們碰撞時發出的光芒。

從理論到證明，從質疑到承認，引力波終於再次被探測到，而這一次，我們終於「看」到了它的存在。

北京時間 2017 年 10 月 16 日晚 22 點，全球各大天文台和研究中心聯合發布了一個重大發現，人類首次直接探測到了兩顆中子星碰撞時產生的引力波，以及它們碰撞時發出的光芒。這也是人類第一次通過引力波和光學兩種方式對同一天文事件進行觀測。

從聲波到光線

早在 1916 年，愛因斯坦就根據廣義相對論，在理論上預言了引力波的存在，但由於重力相對電磁力來說極其微弱，所以很對它進行直接觀測。直到引力波理論誕生百年後，LIGO 團隊宣布在 2015 年 9 月 14 日 9 時 51 分完成了人類對於引力波的首個直接探測結果，其探測到的引力波源於雙黑洞併合。

首次引力波事件探測到了發生在 14 億光年以外，兩個黑洞碰撞完成後「逃逸」出來的能量，而這一絲能量以一段聲波的形式被記錄下來。LIGO 的 Hanford 觀測台負責人 Michael Landry 做客 2017 年的極客公園創新大會（GIF）時，對這段聲波進行了現場還原。

此後，人類科學家又陸續確認探測到三次引力波事件，而這幾次的引力波都是源自於雙黑洞合併。引力波能夠穿透電磁波所無法穿透的空間，但由於黑洞本身不發光，所以這些天文事件並不能用望遠鏡觀測到。

首次「可見」的引力波

2017 年，Rainer Weiss、Kip S. Thorne 和 Barry C. Barish 因成功探測到引力波，被授予諾貝爾物理學獎，而這次雙中子星的合併事件則標誌著天文學新的時代到來，有人說這次探測的重要意義不亞於兩年前首次發現引力波。

根據 LIGO 發布的數據，此次發生碰撞的兩個中子星距離地球只有 1.3 億光年，中子星直徑約 20 公里。中子星是除黑洞外密度最大的星體，一勺中子星上物質的質量約為十億噸。當這兩個中子星互相纏繞旋轉時，它們發射出 100 秒可被檢測的引力波，在發生碰撞後的兩秒內，合併產生的超高密度物體發射出伽馬射線，也就是在地球上可見的「光芒」。

通過對此次引力波光學信號的觀測和光譜分析，首次提供確鑿證據證實了中子星合併是宇宙中金銀等元素的主要起源。

多信使天文學時代

此次探測事件是多方合作的結果，在 LIGO 和 Virgo 團隊初步確定方位坐標後，世界各地的探測站在幾小時內開始搜索天空中的訊號，最終有 70 個觀測台觀察到了此次引力波對應的天文事件。這也是人類歷史上第一次使用引力波天文台和電磁波望遠鏡同時觀測到同一個天體物理事件，標誌著以多種觀測方式為特點的「多信使」天文學進入一個新時代。

LIGO 相關負責人表示，「在 20 世紀 80 年代後期首次對 LIGO 進行規劃時，我們就提到需要一個包括歐洲在內的引力波觀測台的全球聯網系統幫助定位引力波源，今天我們迎來了一個新的天文學時代，在日本和印度的完成增設天文台的計劃後，它將更加完善。」

圖片來源：LIGO

編輯：早優夫斯基

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