人類第五次探測到引力波 至少回答了三個問題

北京時間16日晚上22點，美國國家科學基金會召開新聞發布會，宣布激光干涉引力波天文台（LIGO）和室女座引力波天文台（Virgo）於2017年8月17日首次發現雙中子星併合引力波事件。據《每日郵報》報道，這一重大發現，至少回答了三個問題：當中子星合併的時候會發生什麼?是什麼導致了短時間的伽馬暴?像黃金這樣的重元素是哪裡來的?」

科學家們不僅通過測量時空中的振動「聽到」了這一現象，他們還利用衛星和地面望遠鏡觀測到的光和輻射從被稱為「kilonova」的恆星火球中噴射出來。興奮的天文學家們談到要開啟「天體物理學的新篇章」，揭開新科學的「寶庫」。這一發現將幫助科學家更好地理解中子星的內部工作和排放，以及更基本的物理，如廣義相對論和宇宙的膨脹。一名科學家表示，這一事件「將被銘記為史上最受關注的天體物理學事件之一」。

其他的引力波探測都可以追溯到10億光年之外的宇宙遙遠區域的黑洞。這一新的事件雖然仍然很遙遠，但在本質上卻更加接近和完全不同。它是由碰撞的中子星所引起的，燒毀了巨大的恆星的殘留物，以至於一茶匙的物質在地球上會重達10億噸。西澳大利亞大學的引力波科學家大衛布萊爾教授說:「我在1973年開始研究美國第一個高靈敏度的引力波探測器。

我們把希望寄托在中子星的引力波上。這是我們的聖杯，但即使在黑洞的引力波被探測到的情況下，它也無法逃脫。四十年後，我們找到了聖杯！」

這兩種物體，直徑約12英里，拉伸扭曲時空，彼此螺旋上升，最終相撞。就像扔在池塘里的石頭的漣漪一樣，引力波以光速在宇宙中散開。他們是在華盛頓和路易斯安那州的兩個非常敏感的探測器上被發現的，這些探測器由激光干涉重力波觀測台(Ligo)運行。

這是在2015年9月首次發現引力波，證實了愛因斯坦100年前做出的預測，該項目的三位先驅獲得了諾貝爾獎。在Ligo探測到兩秒鐘後，美國宇航局的費米太空望遠鏡捕捉到一束來自中子星碰撞的伽馬射線。世界各地的天文學家很快將他們的望遠鏡和盤子轉向南方天空的一小塊地方，同時也看到了可見和不可見光譜的閃光。

來自英國華威大學的Joe Lyman博士說:「幾天後，我們觀察到的結果顯示，我們正在觀察的是「kilonova」恆星，這個物體的光是由極端的核反應所驅動的。」「這告訴我們，重元素，如珠寶中的黃金或鉑金，是在一個合併的中子星中形成的殘餘物。」黃金和其他元素的起源一直是個謎，但最近的證據表明，碰撞的中子星可能會在它們的創造中起作用。

位於義大利比薩市附近的第三座重力波設施，也登記了該事件的微弱信號，使科學家能夠對其位置進行三角測量。在一個相對古老的星系中，中子星的碰撞發生在1.3億光年之外。當引力波開始穿越太空時，恐龍在地球上漫遊。8月17日下午1點41分(美國東部時間下午6點41分)，名為GW170817的引力波信號被探測到。

Ligo的探測器，包括l形的隧道，有2.5英里(4公里)長，使用激光反射鏡來測量移動距離，比質子的寬度小1萬倍，這是一個原子的內核。在自然、自然天文學和物理評論快報等期刊上發表了一系列論文之後，研究結果一直保持著嚴格的控制。國際研究人員預計將花費數月時間在海量數據中進行搜索。

一個已經回答的問題是短時間伽馬射線爆發的起源。伽馬射線爆發以一種持續數毫秒到幾分鐘的爆發為標誌，是已知的最強大的爆炸。科學家現在知道，當中子星發生碰撞時，會產生一種GRB。來自華威大學的Samantha Oates博士說:「這個發現已經回答了三個問題，天文學家們已經困惑了幾十年了:當中子星合併的時候會發生什麼?是什麼導致了短時間的伽馬暴?像黃金這樣的重元素是哪裡來的?」「在大約一周的時間裡，這三個謎團都被解開了。」

「這是天體物理學的新篇章。」來自卡迪夫大學的天體物理學家b.Sathyaprakash，將新發現描述為「真正的發現時刻」。他補充道:「接下來的12個小時無疑是我生命中最激動人心的時刻。」「這一事件標誌著觀測天文學的一個轉折點，並將帶來科學成果的寶庫。」

大學教授Bernard Schutz，也來自於卡迪夫大學，他告訴他的團隊如何利用引力波探測來測量宇宙的膨脹，比以前任何時候都要精確。「令我驚訝的是我們在這一測量中得到的結果正好是天文學家最近觀測到的兩種不同的值之間的結果。」

來自美國喬治亞理工學院的Laura Cadonati教授說:「這一發現確實打開了一種新的天體物理學的大門。我希望它能成為歷史上最受人關注的天體物理事件之一。」

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