引力波新发现 揭开金、银等超铁元素的产生之谜

【导语】:北京时间16日22时,科学家们在多国宣布成功探测到第一例双中子星引力波事件,人类首次窥见引力波源头的奥秘。

  北京时间16日22时,科学家们在多国宣布成功探测到第一例双中子星引力波事件。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。

  20世纪的大部分时间里,天体物理学家认为自己已经找到了这个问题的答案:金子,正如所有的重元素一样,是在超新星爆发中诞生的;在这个高温高压的熔炉里,较轻的元素被强制聚变,才有了金这个质子数高达79的怪物。但是随着超新星计算机模型越来越好,大家发现一个问题——超新星产生金这个级别的重元素的能力,似乎并不比历史上的炼金术士更好。

  宇宙中似乎应该有另外一个更加刺激的天体现象负责产生这些最重的元素。

  过去几年里,越来越多的天文学家盯上了“双中子星并合”这样一个现象。根据计算,当两个中子星撞在一起的时候,应该既足以产生金,又能把金抛洒出去让其中微乎其微的一小部分最终流落到地球上。不过有一个问题:我们长期以来一直没有真的观测到过两颗中子星撞在一起。没有直接观测结果,那就只是纸上谈兵,无从验证我们的模型到底有多正确。

  当然你看到这里应该猜到了:就在今天,全世界多个机构的天文学家联合宣布在1.3 亿光年外的NGC 4993星系观测到了一例双中子星并合现象。特别是,其中重要的一环来自LIGO——对,判定这个现象的关键证据,正是引力波。

  为那一秒的相遇,人类探寻百年

  天体剧烈活动引起的时空扰动,好比在浩渺的宇宙中央投下一颗石子,历经10多亿年漫漫星系之旅,时空的涟漪最终与地球邂逅1秒。从1916年爱因斯坦的预言,到2016年2月首次确定探测到引力波信号,人类为了这最后1秒的相遇,苦苦探寻百年。

  自首次发现,人类“触波”的频率明显加快。2015年12月、2017年1月和8月,人类又先后探测到3次由双黑洞合并触发的引力波。特别是最新的一次,编号为GW170814的双黑洞引力波被两台位于美国的LIGO设备和一台欧洲“处女座”(Virgo)引力波探测器同时找到。3台设备联手发现,大大精确了引力波在太空中的方位,引力波探索又向前迈进了一大步。

  第五次引力波信号也是第一次中子星合并引力波,更是引起了全球天文界的一波狂欢。在8月17日的事件中,全球约70个地面及空间望远镜从伽马射线、X光、紫外、光学、红外和射电等波段开展后续观测,确认引力波信号来自地球约1.3亿光年的长蛇座内NGC4993星系,两颗中子星的质量均不超过太阳的两倍。

康普顿伽玛射线天文台记录到的2千多个伽玛射线暴分布图 来源: NASA/ GSFC

  过去几千年里,人类甚至都不知道引力波的存在。

  2015年,我们第一次看到了引力波。但那时观测到的只是黑洞并合,它们没有放出任何别的信号,也无法准确判定并合的地点。

  而这一次,双中子星并合既释放出了引力波,又释放出了电磁波段的诸多信号。

  等到高能宇宙线和中微子的天文台都能够加入观测队伍之中时,我们将终于可以说,人类看到了它的完整面貌。

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