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天文台将联合预警 首次观测到引力波电磁对应体

2017-10-17 09:24:40 来源:科技日报

网络图

编者按 引力波,是由黑洞、中子星等碰撞产生的一种时空涟漪,宛如石头丢进水里产生的波纹。百年前,爱因斯坦广义相对论预言了引力波的存在,但直到2015年人类才首次探测到引力波。通过引力波,人们有可能了解宇宙早期的样貌。此次,人类第5次探测到引力波,并首次观测到引力波电磁对应体,这将开启引力波天文学的新时代。

迄今为止,已知的引力波源区域在天空的分布图。有了Virgo的帮助,定位引力波源头的精准度更高。图片来自LIGO官网

传言终获证实。北京时间10月16日22时,激光干涉引力波天文台(LIGO)和处女座(Virgo)引力波探测器合作组织联合召开发布会,宣布再次探测到时空的涟漪。

这是人类第5次探测到引力波。然而,科学界的兴奋之情甚至不亚于第一次探测到引力波的时候。因为与之前4个信号不同,这次探测到的引力波信号GW170817来自1.3亿光年外两颗并合的中子星,而且是全球多地科学家第一次同时观测到引力波与其电磁对应体。

迄今最强的引力波信号

“这是我们迄今观测到强度最强的引力波信号,比第一次观测到的双黑洞引力波信号要强得多。”LIGO科学合作组织爆发源分析组联席主席、英国格拉斯哥大学教授、北京师范大学特聘外国专家Ik Siong Heng表示,它与之前的双黑洞绕转产生的引力波信号非常类似,但持续时间更长。“探测器中GW170817信号持续时间超过1分钟,之前的双黑洞并合引力波信号只有1秒左右。”

8月17日,LIGO与Virgo的三台探测器先后接收到引力波信号GW170817。在探测到引力波信号GW170817后的1.7秒,美国国家航空航天局(NASA)的费米卫星探测到了一个伽马射线暴GRB170817A。在之后不到11个小时内,位于智利的Swope望远镜报告在长蛇座星系NGC4993中观测到明亮的光学源。在接下来的几周里,无数望远镜将目光对准这片天区,记录下这一事件发生之前100秒至之后几周的信号。

根据这些记录,科学家复原出故事发生的过程:在距离地球1.3亿光年的长蛇座星系NGC4993中,两颗中子星互相绕转。在并合前约100秒时,它们相距400公里,每秒钟互相绕转12圈,并向外辐射引力波。它们越转越近,直至最终碰撞在一起,形成新的天体,并发出电磁辐射。

中子星是恒星演化末期形成的一类致密天体。虽然它的半径只有十几公里,质量却与太阳相当。中子星到底有多硬?其内部物质以何种状态存在?这些一直是科学家感兴趣的问题。

根据观测到的引力波信号,科学家估算出两颗中子星的质量、半径,并对其密度给出了保守的估计,帮助排除了那些对于中子星密度估计过低的理论模型。“引力波信号GW170817的演变,尤其是接近并合阶段的信号演变,受到中子星自身性质的影响。如果中子星更致密一点,或者更稀松一点,引力波的信号都会不同。”Ik Siong Heng说。

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