引力波来自中子星合并，中国专家详解发现与观测过程

央广网北京10月18日消息 据经济之声《天下财经》报道，包括我国在内的多国科学家联合宣布，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波，同时探测到由这一壮观宇宙事件发出的电磁信号。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。

什么是中子星？《漫步到宇宙尽头》的作者、中国科学院国家天文台副研究员李然说：“两个非常重、致密的天体相互绕转时，就会产生引力波。黑洞是宇宙中最致密的天体，中子星是恒星死亡以后留下的残骸，中子星本身也是非常致密的，所以，两个中子星绕转时也能产生引力波。这次实际上是第一次探测到两个中子星绕转时发出的引力波。”

这两个中子星距离我们很远很远，有一种说法是：他们在合并时，恐龙还在称霸地球，而这股引力波到达地球时，恐龙只能在3D电影里看到。

对此，李然表示：“其中的意思是它距离我们比较远，但实际上比起之前发现的双黑洞产生的引力波来说要近得多。也就是说，当我们去观察宇宙时，所看到远处的天体实际上是它过去的样子，所以，我们今天接收到的这两个中子星和合并时产生的引力波实际上在很早以前就已经发出了。”

这次的引力波是如何被人类测得？又是怎样由70多个机构共同追踪完成？

李然表示：“现在全球有两组引力波探测器，一组叫做LIGO，在美国；另一组是欧洲人建的，叫VIRGO；直接探测引力波只能用这两组仪器。这一次是美国的LIGO探测器探测到了引力波，然后人们在VIRGO探测器的信号里也发现了引力波，因为引力波是扫过整个地球的，所以不同的探测器都在相差不太久的时间里都探测到了引力波的信号。过去因为是双黑洞合并，黑洞周围可能只有很少的、普通的物质，合并后可能看不到它发光。因为光没有办法从黑洞中逃离，那么合并形成的新黑洞也很难被看见。这一次是两颗中子星，虽然非常致密，但还它是由普通物质构成，所以在它合并时就会发出光，即电磁波。电磁波不仅在光学波段可以用光学望远镜看到，也会发出伽马射线、X位射线，在高能的波段看到。LIGO和VIRGO这两个探测器探测到引力波后，全球与他们签了协议的望远镜，也都按照其引示，把望远镜指到了天上可能出现引力波的这块地方。70多家单位的仪器有可能看到了引力波的现象，也可能没有看到。”

我国的天文机构在这次引力波事件中做了什么？

李然说：“在南半球的望远镜相对容易探测到它，中国的南极巡天望远镜AST3-2和其他单位一起加入到了观测当中，它看到了在光学波段双中子星合并以后发出来的光，同时中国在轨道上的X射线天文望远镜也观测了发生引力波的地方，但没有看到什么明显的信号。但有意思的是，在别的波段都看到了，这个波段比较弱，因为两颗中子星合并后产生的物理过程会有较强的限制。实际上在科学上，这个东西没有看到，会产生很多启示。同时，这是全世界第一次看到一个发光的引力波，除了看到引力波以外，还能探测到它发出来的光。LIGO的团队也说，他们并不觉得这70家单位中哪一家重要哪一家不重要，实际上是整个的合作才使得科学发现成为了现实。”

科学界也断定，中子星合并就是宇宙金、铂等超铁元素的主要起源。

李然说：“大家都知道这种很重的元素，因为宇宙刚形成时，只形成了最轻的氢和氦，宇宙中这些最重的元素都是在恒星演化甚至死亡之后残骸的演化中产生的。黄金的重要来源就是双中子星，中子星在合并过程中会产生金这样的重元素。这次有的望远镜看到了在中子星合并的光里面，有重元素发出的光，从这个意义上讲，的确检验了大家以前的理论。”

观测引力波的技术和联动机制成熟，是否意味着我们会探测到更多引力波？

李然表示：“这次有这么多的望远镜都去看，说明此机制运行起来还是很有效的。而且现在因为发现的这些合并的现象光比较亮，那么，以后发现的中子星如果还是这么明亮的话。LIGO马上要进行下一次的升级，所以，在未来的一段时间里，不会再给出新的数据。升级后它探测引力波的能力会更强，希望未来人类能看到更多的引力波事件。

去年科学家探测到了来自太空的引力波，引力波本质上是空间的波动。我们知道向水面扔一块石子进去，水面就会有波动。空间在爱因斯坦的相对论里是可以弯曲的，比如说在空间里存在一个黑洞，那么黑洞周围的空间就是扭曲的。那么如果有两个黑洞在这个空间里，它们彼此快速旋转，其周围的空间一定是不断地快速变化，随着时间产生不同的弯曲形式，这样不断变化空间的形变就会向远处传播开去。就好比我们如果只是在水里静静的放一块石头，水面是不会有变化的，如果把石块扔进去，就会产生可以向远处传播的涟漪。

那么，当引力波传播到地球上时，就会微微地弯曲地球上的空间，这种弯曲的形式是先向一个方向挤压，然后往另一个方向拉伸，这样的话就会出现这样的情况：比如两个互相垂直的尺子，其中一个会变得扁一些，另外一个会变的长一些。实际上引力波探测器就是利用这样的原理去探测引力波。美国的LIGO探测器实际上是有两束相互垂直的激光束，可以测量两点之间的距离。原本两点之间的距离应该是一样的，那么当引力波传过来时，一个方向的距离和另一个方向的距离就会发生变化，通过这种变化就知道地球的空间被微微地弯曲了，从而得知有一个引力波从地球上经过了。”

（原标题为《引力波来自中子星合并 中国专家详解发现与观测过程》）