原來，宇宙中的金子是這麼來的！

最新 10-17

昨天，本編就預告了晚上10點，南京紫金山天文台、美國國家航空航天局、歐洲南方天文台等全球著名天文機構要「搞事情」。（詳見：全球各大天文台集體賣關子今晚將有什麼大事發生？）

果然！北京時間10月16日晚上10點，謎底揭開：

包括美國、中國在內的多國科學家同時宣布，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。

引力波是1916年愛因斯坦建立廣義相對論後的預言。自從2015年9月14號LIGO（美國激光干涉引力波天文台）首先發現引力波事件以來，已經探測到4例引力波事件。而這次於以往不同是人類第一次同時探測到引力波及其電磁對應體，也就是說這一次不僅聽到了，而且還「看」到了。

由美國國家科學基金會、美國「激光干涉引力波天文台」、索諾瑪州立大學和A.Simonnet提供的效果圖顯示的是兩個合併中的中子星。新華社發

看到這裡已經蒙圈了？（物理學渣表示要逃走了）

那換種說法，你知道宇宙中的金子是怎麼來的么？

這次，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。

報道稱：中子星的一次碰撞，拋出的碎塊中形成的黃金足有300個地球那麼重。也就是說，你的金戒指或者金項鏈裡面，大部分黃金是至少幾十億年前中子星與中子星或黑洞碰撞後的碎塊里產生的。這些碎片被撒入廣袤無垠的太空中，其中的一部分與其他大量物質在46億年前凝成了我們的地球。

這一次，中國沒有錯過！

引力波由黑洞等天體在碰撞過程中產生，可把它想像成石頭丟進水裡產生的波紋。100多年前，愛因斯坦的廣義相對論預言了引力波的存在，但直到2015年才首次獲得證實。

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。

第二台南極巡天望遠鏡AST3-2

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！

為什麼中子星引力波引起天文界震動？

首先，第一次探測到雙中子星合併。

LIGO項目組成員、美利堅大學天體物理學家格雷戈里·哈里告訴記者，此前觀測到的引力波均來自黑洞。黑洞完全由扭曲時空構成，而中子星卻是一個切實星體，觀測兩個中子星合併與觀測兩個原子核合併「並沒有什麼不同」，因此能深入了解核物質的行為。

哈里說，中子星引力波可以用來直接測量到引力波源頭的距離，而相應的電磁信號給出了速度，由此可用來校準宇宙膨脹速度，從而進一步回答宇宙從哪裡來、又往哪裡去等重大問題。

其次，第一次同時觀測到來自同一個天文事件的引力波和電磁波。

通過Ｘ光、紫外、可見光、紅外及射電波的觀測，使得確認宿主星系成為可能。這一事件展示了引力波與電磁波等不同研究團隊之間開展合作的重要性，也標誌著多信使天文學跨入新時代。

「我想說的是，這是第一次我們既能『看到』也能『聽到』一個天文事件，這些不同的『感官』體驗將能給我們很多信息，」哈里說，「引力波天文學才剛剛開始，隨著２１世紀科技向前發展，我們可以期待引力波觀測將為宇宙學、天文學、天體物理學、核物理學和引力學以及其他領域帶來更多見解。」

第三，地面紅外望遠鏡探測到了中子俘獲過程，從而首次提供確鑿證據證實中子星合併就是宇宙金、鉑等超鐵元素的主要起源，而之前天文學家只是推測。

南非誇祖魯－納塔爾大學的引力波研究專家馬寅哲在發給記者的電子郵件中開玩笑說：「如果有人問戴金戒指的女性朋友，她的金戒指從哪兒來？她應該說，這是從銀河系中的合併中子星那裡產生的。」

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。

未解之謎

中子星是目前已知最小、最緻密的恆星，由大質量恆星在生命最後階段經過超新星爆發形成，與太陽同質量的中子星直徑只有20千米，一小勺中子星物質的質量可達10億噸。由於中子星在宇宙中很常見，天文學家一直期待著發現雙中子星合併的引力波信號。

哈里說，如果沒有引力波研究，中子星的許多性質都將是長期懸而未解的謎，包括在強引力作用下怎麼彎曲變形、合併時會發生什麼情況、質量多大時會形成黑洞等。

「ＧＷ170817不能回答所有這些問題，但它提供了以前沒有的信息，並且表明引力波觀測是解答這些問題的切實可行方法。」哈里說。

他指出，迄今探測到的５次引力波信號都與愛因斯坦的廣義相對論完全吻合，但廣義相對論卻與量子力學不相容，因此一些觀點認為廣義相對論需要修正，諸如ＧＷ170817等事件是少數能在引力極限情況下驗證廣義相對論的辦法之一。

「到目前為止，我們還沒有獲得任何新線索，愛因斯坦的理論也許正確描述了我們的宇宙，無需任何修改或增加內容，」哈里說，「但我們還有可能觀測到更強、更清晰的信號，那也許能向我們展示愛因斯坦引力理論所不能解釋的東西。」

這次事件中，雙中子星合併之後變成了什麼，依然沒有答案。科學家列出了兩種可能，一種是變成了質量非常大的中子星，另一種是變成了黑洞。但不管是什麼，它的質量大約相當於2.74個太陽。