北晚新视觉 > 新闻 > 科技

人类首次“看到”引力波事件 黄金的起源竟是中子星合并

2017-10-17 15:11 编辑:admin 来源:北京晚报

2017年10月17日讯,全球多国科学家16日同步举行新闻发布会,宣布人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波,并同时“看到”这一壮观宇宙事件发出的电磁信号。这是人类历史上第一次使用引力波天文台和电磁波望远镜同时观测到同一个天体物理事件,标志着以多种观测方式为特点的“多信使”天文学进入一个新时代。

两个合并中的中子星的效果图

我国包括南极巡天望远镜AST3-2、国内第一颗空间X射线天文卫星慧眼望远镜在内的多台设备参与观测引力波事件,我国科研人员还借助引力波光谱解开了宇宙中金、银等超铁元素的产生之谜。

紫外、红外和射电波望远镜观测到的电磁波信号

这次事件中,双中子星合并之后变成了什么,依然没有答案。科学家列出了两种可能,一种是变成了质量非常大的中子星,另一种是变成了黑洞。但不管是什么,它的质量大约相当于2.74个太阳。

天文界三个第1

“时空的涟漪”第一次探测到 双中子星合并的引力波

引力波: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。1916年,爱因斯坦基于广义相对论预言,剧烈的天体活动会带动周围时空一起波动,这就是引力波的由来。此后百年间,科学界一直在寻找引力波的存在。直到2015年人类才首次探测到引力波,3名美国科学家因此获得今年的诺贝尔物理学奖。截至目前,人类已发现4例由双黑洞合并产生的引力波。

中子星:中子星是目前已知最小、最致密的恒星,由大质量恒星在生命最后阶段经过超新星爆发形成,与太阳同质量的中子星直径只有20千米,一小勺中子星物质的质量可达10亿吨。由于中子星在宇宙中很常见,天文学家一直期待着发现双中子星合并的引力波信号。

GW170817是科学界首次发现的由两颗中子星合并所产生的引力波。它发生在星系NGC4993,距地球约1.3亿光年。8月17日,美国激光干涉引力波天文台(LIGO)观测到其信号,全球数十个地面及空间望远镜开展后续观测。

LIGO项目组成员、美利坚大学天体物理学家格雷戈里·哈里告诉记者,此前观测到的引力波均来自黑洞。黑洞完全由扭曲时空构成,而中子星却是一个切实星体,观测两个中子星合并与观测两个原子核合并“并没有什么不同”,因此能深入了解核物质的行为。

哈里说,中子星引力波可以用来直接测量到引力波源头的距离,而相应的电磁信号给出了速度,由此可用来校准宇宙膨胀速度,从而进一步回答宇宙从哪里来、又往哪里去等重大问题。

宇宙级“盲人摸象” 第一次同时观测到来自同一个天文事件的引力波和电磁波

“多信使”天文学:人类曾经观察宇宙的唯一方式是光线,后来认识到在可见光之外,宇宙中还存在X射线、无线电波等看不见的电磁波,只是波长不同,逐渐发展出“全波段天文学”,就是用各种波段来研究同一个天文现象,就像“盲人摸象”。引力波的发现,又提供了一种全新的“摸象”方式。引力波是与电磁波本质不同的物理现象,作为不同的“信使”,可以提供同一个天文事件在不同方面的信息。

美国东部时间8月17日8时41分(北京时间20时41分),美国“激光干涉引力波天文台”(LIGO)捕捉到引力波信号。此后2秒,美国费米太空望远镜观测到同一来源发出的伽马射线暴。这是人类历史上第一次使用引力波天文台和电磁波望远镜同时观测到同一个天体物理事件,标志着以多种观测方式为特点的“多信使”天文学进入一个新时代。

通过X光、紫外、可见光、红外及射电波的观测,使得确认宿主星系成为可能。这一事件展示了引力波与电磁波等不同研究团队之间开展合作的重要性,也标志着多信使天文学跨入新时代。

“我想说的是,这是第一次我们既能‘看到’也能‘听到’一个天文事件,这些不同的‘感官’体验将能给我们很多信息。”哈里说,“我们可以期待引力波观测将为宇宙学、天文学、天体物理学、核物理学和引力学以及其他领域带来更多见解。”

巨型黄金之源 第一次证实金元素主要起源于中子星合并

地面红外望远镜探测到了中子俘获过程,从而首次提供确凿证据证实中子星合并就是宇宙金、银等超铁元素的主要起源,而之前天文学家只是推测。

“中子星合并是宇宙的‘巨型黄金制造厂’,借助引力波探究中子星,可以让人类窥见金、银等超铁元素,是如何在宇宙‘盛大焰火’中产生的。”中科院紫金山天文台副研究员金志平参加的国际团队,通过引力波光学信号的观测和光谱分析确定,中子星合并确实是宇宙中金、银等超铁元素的主要起源地。

南非夸祖鲁-纳塔尔大学的引力波研究专家马寅哲在发给记者的电子邮件中开玩笑说:“如果有人问戴金戒指的女性朋友,她的金戒指从哪儿来?她应该说,这是从银河系中的合并中子星那里产生的。”据新华社

 

来源:北京晚报

相关阅读

北晚新视觉网版权与免责声明:

一、凡本站中注明“来源:北晚新视觉网或北京晚报”的所有文字、图片和音视频,版权均属北晚新视觉网所有,转载时必须注明“来源:北晚新视觉网”,并附上原文链接。

二、凡来源非北晚新视觉网或北京晚报的新闻(作品)只代表本网传播该消息,并不代表赞同其观点。

如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在见网后30日内进行,联系邮箱:takefoto@vip.sina.com。