期待中的电磁对应体

“这个结果来得太快，本以为要在2020年左右才能观测到第一例双中子星并合。”中科院紫金山天文台研究员吴雪峰在接受科技日报记者采访时难掩兴奋。

与双黑洞并合不同，双中子星并合过程不仅向外辐射出引力波，还会在多个波段发出电磁辐射，从而被望远镜观测到。那些在发出引力波同时，又被望远镜观测到的天体被称为引力波的电磁对应体。

天文学家为何对引力波的电磁对应体如此感兴趣?“引力波都是一次性的，无法重复观测。其电磁对应体则不是这样。”北京师范大学天文学系副教授高鹤解释说，“此外引力波信号自身存在一定缺陷，比如信号十分微弱，信号源的定位误差非常大，仅仅利用引力波探测无法确认信号来自哪里。” 高鹤说，只有实现了引力波与电磁波的联合探测，才可以证认引力波源的天体物理起源，并对其天体物理性质开展进一步的研究。

在8月17日探测到的并合中，科学家尚不清楚，最终是形成了更大质量的中子星，还是黑洞。但已知的是，新天体约为2.74倍太阳质量，而在这个过程中损失的质量，主要转化成引力波和电磁波，辐射向宇宙各个方向。

发现金银等元素诞生地

科学家对这次观测兴奋不已，还因为观测将双中子星并合与短伽马射线暴直接联系在一起，并首次观测到巨新星现象，让科学家能够深入了解双中子星并合的物理过程。

所谓伽马射线暴，是天空中某一个方向伽马射线辐射突然增亮的现象。根据伽马射线暴时间长于或短于2秒，可分为长暴与短暴。科学家认为，短伽马射线暴源自双中子星并合或中子星与黑洞并合，但一直没有找到直接观测证据。

巨新星则是1998年北京大学教授李立新(当时为普林斯顿大学博士生)与普林斯顿大学已故教授Bodhan Paczynski合作提出的构想。“双中子星并合时向外抛射的物质会通过快中子过程形成金、银等重元素，并形成光学和近红外辐射。”李立新说，这些辐射现象比超新星的亮度暗100倍，被称为巨新星或千新星。

在此次观测中，科学家捕获了引力波信号、短伽马射线暴信号以及光学信号。后续分析证明这些信号互相关联，均来自双中子星并合。我国在南极大陆安装的南极巡天望远镜AST3也捕获了并合的光学信号。

“有多名学者对巨新星理论进行过完善，这次的观测结果非常吻合完善后的理论构想。”李立新说。

“8月份，南极的冬天刚刚过去，目标天体的地平高度较低，每天有2个小时左右的观测时间。8月18日起，我们进行了10天的观测，获得了目标天体的91幅图像，并最终得到目标天体的光变曲线，与巨新星理论预测高度吻合。”吴雪峰表示。2013年以来，科学家已经发现多个巨新星候选体，此次是首次直接观测到巨新星。

“理论上所有双中子星并合都会形成巨新星。但通常它们比较暗弱，因此能不能看到取决于它们与我们的距离。”李立新说，幸运的是，这两颗中子星离我们并不遥远。

检验宇宙规律的新信使

引力波与电磁波携带着天体不同类型的信息。引力波及其电磁对应体的发现，有助于科学家结合不同信息研究天体的性质，并检验宇宙的基本规律。

例如哈勃常数，它是衡量宇宙膨胀速度的重要参数。目前，可通过测量Ia型超新星、重子声波震荡、宇宙微波背景等多种方式得到其数值。然而，随着探测精度的提高，测量值的分歧越来越明显。例如通过测量临近Ia型超新星得到的哈勃常数数值，明显大于普朗克太空卫星通过宇宙微波背景观测得到的哈勃常数数值。引力波及其电磁对应体的发现，将提供测量哈勃常数的独立渠道。“可以通过引力波波形得出波源的距离，由电磁波对应体提供红移信息，根据距离红移关系测量哈勃常数。”北京师范大学天文系教授朱宗宏说。

在最新的观测中，LIGO科学合作组织进行了这个尝试，得出的哈勃常数数值为70公里/(秒·百万秒差距)。“由于测量过程需要用到引力波的波形信息，目前这一测量并不准确。”朱宗宏说，“未来结合引力透镜方法，有望将哈勃常数的误差限制在1%之内，这个精度远高于光学波段的测量精度。”

(科技日报北京10月16日电)