Fravitational Wave

  北京时间2017年10月16日22点,美国国家科学基金会召开新闻发布会,宣布LIGO(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, 美国激光干扰引力波天文台)和VIRGO(欧洲室女座引力波天文台)于2017年8月17日首次发现双中子星并合引力波事件(编号GW170817),国际引力波电磁对应体观测联盟发现该引力波事件的电磁对应体。这是人类第一次同时探测到引力波及其电磁对应体,是引力波天文学的极为重要的里程碑,在天文学以及物理学发展史上具有划时代的意义,正式开启了引力波天文学时代。

![中子星合并艺术图](https://user-images.githubusercontent.com/26324355/50532493-e9d94700-0b54-11e9-892c-5c33395ef977.jpg)
中子星并合艺术图
  400年前(1609年),伽利略把望远镜指向星空,开启了人类揭开宇宙秘密囊袋的旅程。100年前(1915年),爱因斯坦提出广义相对论,几个月后他又预言了被称之为时空涟漪的引力波。但引力波的产生非常困难。地球围绕太阳以每秒30千米的速度运行,发出的引力波功率仅为200瓦。宇宙中大质量天体的加速、碰撞和并合等事件,才能形成强大的引力波,但波源距离地球都很遥远,传到地球时已经非常微弱。人类经过近百年努力,直到2015年9月才利用LIGO(美国激光干涉仪引力波天文台),人类首次直接探测到了来自13亿年前的宇宙声波——引力波。

  可以把宇宙时空想象成一个大蹦床的橡胶薄膜,宇宙中的天体会让这个薄膜发生弯曲,在其中做加速运动的天体会产释放能量,以引力波的形式将能量传递出去,LIGO联合VIRGO,探测到了一种从未发现的引力波事件。这个奇特的引力波产生于1.3亿光年处两个中子星的并合,更为特殊的是发现了它的电磁信号。在此之前已经探测到了四次引力波事件,都是由双黑洞并合产生的。黑洞质量巨大,双黑洞并合时非常剧烈,时间非常短暂,通常只持续一秒甚至更短,引力波产生剧烈。在两个黑洞并合之前,周围已经没有了气体,所以在并合的时候只有引力波产生,没有电磁波产生(只能通过特殊的探测器“听”到并合事件)。对于质量较小的中子星而言,它们绕转并合的时间相对较长,引力波持续的时间可达一分钟甚至更长,然而因为引力波强度较弱,所以我们只能探测到距离地球相对较近的双中子星并合事件。双中子星并合时,不仅产生引力波,还产生了电磁波,它们在并合时会产生宇宙中最为明亮的一类爆发——伽马射线,甚至帮人类找到了寻觅已久的千新星,探测到双中子星并合产生的引力波和电磁对应体。正是因为伽马射线暴等发光信号和千新星(千新星是并合产生的金银等放射性物质组成,其在衰变过程中会释放大量高能射电辐射)的存在,地面或太空望远镜才能观察得到。意味着真正意义上开启了以多种方式为特点的多信使(如电磁波、引力波等)天文学的大门,第一次将传统天文学与引力天文学结合起来,宇宙中的许多神秘现象已经越发清晰地展现在我们面前。

研究引力波的意义
引力波是爱因斯坦广义相对论所预言的一种时空波动,其探测对人类探索宇宙起源和发展、认知自我具有重要意义。人类从过去到现在所有对自然界的观测,包括天文观测,主要依赖于电磁波,也就是雷达或者光学波段的电磁波对未知世界进行探测。而有了引力波以后我们就对自然界多了一种探测手段,可以告诉我们同一天文事件在不同方面的信息,这是一个质的差异。引力波的探测有可能使我们了解到更丰富的有关于黑洞、中子星等天体在发生一些现象和剧烈变化时的时空变化,所以说它对于了解物质世界是非常有用的。