雙中子星并合引力波：聽到“雷鳴”看到“電閃”

劉紅薇

編者按：2017年10月16日，科學家們在多國宣布成功探測到第一例雙中子星并合引力波事件，人類首次窺見引力波源頭的奧秘。中國包括南極巡天望遠鏡AST3-2、國內首顆空間X射線天文衛星“慧眼”在內的多臺設備參與觀測，中國南極望遠鏡的觀測數據還幫助人們理解了宇宙中金、銀等超重元素的產生之謎。

人類從此變得耳聰目明

人類對于廣袤無垠的宇宙的探索從未停止過。古人常常仰望星空，夜觀星像。今天，人類建造了各種太空望遠鏡和地面望遠鏡對宇宙進行觀測，使遙遠宇宙的奧秘和美麗一覽無遺。但是面對波瀾壯闊的宇宙，人類一直只能看、不能聽，仍然是聾子。就像我們來到海邊，如果只能看到海潮而不能聽到濤聲，那豈不是很遺憾？

直到2015年9月，人類第一次探測到了雙黑洞并合時產生的引力波。探測引力波的儀器實際上是感受引力波的振動。它極為靈敏，即使對儀器的振動幅度只有一個原子核大小的萬分之一到千分之一。它也能感受到。因此，它就是人類的助聽器，人類終于不再是聾子了！但是，所有的望遠鏡都沒有在產生引力波的過程中看到有任何光發出來，難道人類只能非聾即瞎？

終于，在2017年8月17日，人類首次“聽”到了雙中子星并合產生的引力波以及“看”到了伴隨的電磁信號（也就是各種光）。至此，人類不僅聽到了宇宙劇烈爆發的聲音，同時也看到了爆發時產生的各種電磁輻射，包括紅外線、紫外線、×射線、伽馬射線和射電波段等多個波段的各種“光”。聽到了“雷鳴”看到了“電閃”，中國科學院高能物理研究所的張雙南研究員形容說：“人類從此變得耳聰目明了。”

巡天、慧眼貢獻大

此次探測和觀測雙中子星并合產生引力波事件，中國的兩臺望遠鏡和全球大約70個空間和地面望遠鏡一起做出了重要貢獻。由于這兩個中子星位于南天，中國本土的望遠鏡不能觀測，所以動用了一臺中國放置于南極的望遠鏡和一臺中國的空間望遠鏡。

位于南極昆侖站的巡天望遠鏡AST3-2，在引力波發生后的24小時后，對該事件開展了有效的持續觀測。在觀測到第10天時。它也看到了此次引力波事件對應的光學信號。

而剛剛于2017年6月15日發射、還處于測試階段的硬×射線調制望遠鏡（HXMT）衛星——慧眼，其上搭載的有效載荷是由中國科學院高能物理研究所承擔研制的，它成功地監測了引力波產生的天區。慧眼衛星上搭載了高、中、低能X射線望遠鏡，在0.2～5兆電子伏的伽馬射線能區探測面積最大、時間分辨率最好，對伽馬射線暴具有非常強的探測能力。

在8月17日晚上21：30左右。慧眼團隊收到了LIGO探測到GWl70817引力波事件的通知。立刻通知地面站和衛星聯系，優先下傳了觀測數據，連夜做了周密的分析。按照現有理論模型，兩個中子星并合產生的伽馬射線暴都很亮且能量很高，然而此次雙中子星并合產生的伽馬射線暴卻出乎意料的軟且暗，慧眼衛星并沒有探測到顯著的伽馬射線暴的信號。但憑借強大的探測性能，慧眼衛星對該伽馬射線暴在兆電子伏伽馬射線能區的輻射性質給出了嚴格的上限，這對于理解此次極端天體物理過程極為重要。慧眼團隊帶著這個重要的結果加入了發現雙中子星引力波事件的歷史性論文，并且在約70個團隊中排在第7位。endprint