LIGO天文臺(tái)首次同時(shí)觀察到引力波和相同宇宙源kilonova產(chǎn)生的光
首次被發(fā)現(xiàn)的kilonova；圖片由VLT拍攝
天文學(xué)家首次在世界各地的天文臺(tái)觀測(cè)到來(lái)自單個(gè)相同源點(diǎn)的的引力波和電磁波，該源是兩顆中子星相互吞噬的結(jié)果，并導(dǎo)致了天文學(xué)家首次觀察到的kilonova爆炸。
位于美國(guó)的雙激光干涉儀觀測(cè)站（激光干涉引力波天文臺(tái)，簡(jiǎn)稱(chēng)LIGO）于8月17日偵測(cè)到有史以來(lái)最大（同時(shí)也是最長(zhǎng)，有100秒）的引力波信號(hào)，這次事件隨后揭開(kāi)了全球合作的序幕。
超過(guò)七十個(gè)目睹了此次事件的望眼鏡隨后朝向空中位于引力波信號(hào)最初出現(xiàn)的地方，并在電磁波譜中探測(cè)到一系列相關(guān)的光信號(hào)，從伽馬射線(xiàn)爆發(fā)（gamma-ray burst）和光紅外圖像（optical-infrared images）到延遲射頻和X射線(xiàn)對(duì)應(yīng)體（X-ray counterparts）。
黃金雙子星
史無(wú)前例的科學(xué)成果證實(shí)了天體物理學(xué)的一些最根本的方面，而又同時(shí)開(kāi)啟了能對(duì)伽馬射線(xiàn)爆發(fā)、中子星、放射性元素的形成有更多、更好的理解的途徑。
兩顆中子星的巨大碰撞也通過(guò)光譜的方式被科學(xué)家觀察到，科學(xué)家通過(guò)光譜確認(rèn)了重量十倍于地球上黃金和鉑金的形成。
在NASA、LIGO和ESO(歐洲南方天文臺(tái))的聯(lián)合發(fā)表的聲明中，ESO局長(zhǎng)Xavier Barcons表示此次發(fā)現(xiàn)絕對(duì)是“真正最具有突破性的發(fā)現(xiàn)”。
此次科學(xué)團(tuán)隊(duì)里的一名帶頭的科學(xué)家、來(lái)自貝爾法斯特女王大學(xué)Stephen Smartt在ESO的記者發(fā)布會(huì)上就本次科學(xué)發(fā)現(xiàn)公開(kāi)表示“最新的引力波信號(hào)的兩個(gè)方面與過(guò)去LIGO探測(cè)到的四次相互矛盾，而這一切都跟黑洞碰撞有關(guān)”。
一方面是信號(hào)的長(zhǎng)度，它持續(xù)了超過(guò)60秒，而之前四次引力波卻只持續(xù)了不到1秒。另一方面就是NASA的兩顆衛(wèi)星檢測(cè)到伽馬射線(xiàn)爆發(fā)的信號(hào)之比引力波信號(hào)晚了兩秒，而且是從大約相同的位置傳播過(guò)來(lái)的。
“天文學(xué)家們十分興奮，”Smartt說(shuō)道。因?yàn)榻跬瑫r(shí)產(chǎn)生的引力波信號(hào)和伽馬射線(xiàn)爆發(fā)信號(hào)說(shuō)明這次并非黑洞吞噬，而很有可能是中子星碰撞的結(jié)果。“這給了我們直接搜索能夠準(zhǔn)確從天空中找到引力波位置的光和紅外線(xiàn)對(duì)應(yīng)體。”
一小時(shí)內(nèi)Kilonova“閃光”被發(fā)現(xiàn)
Smartt解釋道引力波信號(hào)來(lái)自南半球，意味著ESO在智利的大型望遠(yuǎn)鏡套組本該輕易地搜索到任何“路過(guò)”的跟引力波和伽馬射線(xiàn)爆發(fā)事件相關(guān)的光學(xué)信號(hào)?？墒?，信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)候智利是白天，這意味著沒(méi)有一個(gè)望遠(yuǎn)鏡能即刻觀察到任何東西。但是Smartt補(bǔ)充到，當(dāng)帕拉納爾夜幕降臨的時(shí)候，LIGO和Virgo已經(jīng)合作改善了引力波信號(hào)的定位，由此在一定程度上搜索電磁對(duì)應(yīng)體變得可行。
在智利的幾個(gè)望遠(yuǎn)鏡開(kāi)始繪制出關(guān)鍵性的區(qū)域，該區(qū)域目前相當(dāng)于一個(gè)跟100個(gè)滿(mǎn)月一樣的天空。 一些望遠(yuǎn)鏡映射出整個(gè)區(qū)域，而其他望遠(yuǎn)鏡則集中在望著當(dāng)?shù)匾箍罩凶铋W亮的銀河系。
Smartt表示，在觀測(cè)的一個(gè)小時(shí)內(nèi)，七顆望遠(yuǎn)鏡在該星系中看到了一個(gè)“新的光源”，放大望眼鏡以顯示在九頭蛇星群中NGC4993星系中的明亮物體。 “這個(gè)物體是引力波源的第一個(gè)光學(xué)和近紅外對(duì)應(yīng)體，這是8月17日發(fā)生的的引力波以及伽馬射線(xiàn)爆發(fā)的來(lái)源。”
天文學(xué)家對(duì)此非常肯定，因?yàn)樵撐矬w同時(shí)出現(xiàn)在LIGO和Virgo當(dāng)?shù)氐纳峡眨?/span>并且位于與LIGO的信號(hào)分析建議的完全相同的距離 一一 大約在1.3億光年外。
這個(gè)科學(xué)家一直以來(lái)已經(jīng)觀察了上千次的星系之前從來(lái)沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)任何kilonova點(diǎn)光源。在接下來(lái)的幾周里，ESO的望遠(yuǎn)鏡每天晚上都觀察到同樣的物體。 “這可能是我們見(jiàn)過(guò)的天空中最不尋常的閃光，”Smartt說(shuō)。 在觀察的前24小時(shí)內(nèi)，物體呈現(xiàn)出明亮的藍(lán)色，在褪色之前迅速變紅，這標(biāo)志著“史無(wú)前例”的事件將要來(lái)到。
“我們一直都能發(fā)現(xiàn)超新星，”Smartt說(shuō)道。“在宇宙中每一秒都有一顆超新星誕生，而這看起來(lái)并不像我們臨近宇宙中所發(fā)現(xiàn)的超新星。”
“這種物體當(dāng)前被稱(chēng)為‘kilonova’, 并且這是首個(gè)被發(fā)現(xiàn)的此類(lèi)物體。”
幾十年來(lái)的謎團(tuán)終于解開(kāi)
在兩周內(nèi)的快速衰竭也被認(rèn)為是幾乎完全為匹配中子星合并而建立的模型，基于此的其中一個(gè)預(yù)測(cè)是由于碰撞而產(chǎn)生了大量的重元素，包括放射性元素，而哈勃空間望遠(yuǎn)鏡和ESO的超大型望遠(yuǎn)鏡（VLT）所發(fā)現(xiàn)的“閃光”的光譜分析已經(jīng)證實(shí)了大量存在的黃金和白金等等。
哈勃影像：Kilonova在一周里逐漸暗淡
美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）指出：“這些觀察結(jié)果揭示了最近合成材料（包括黃金和鉑金）的特征，這就解釋了為何產(chǎn)生中子星碰撞產(chǎn)生的元素大約有一半重量超過(guò)鐵，因此解決了這個(gè)幾十年來(lái)的謎團(tuán)。” NSF對(duì)LIGO的投資建設(shè)是其歷史對(duì)上單個(gè)科學(xué)項(xiàng)目中最大的。
其他ESO科學(xué)家將這一發(fā)現(xiàn)預(yù)示為“歷史性的”，Stefano Covino說(shuō)：“我們迄今為止的數(shù)據(jù)與理論非常接近。 對(duì)于理論家來(lái)說(shuō)，這無(wú)疑是一個(gè)勝利，是LIGO-Virgo發(fā)現(xiàn)引力波的事件是絕對(duì)真實(shí)的證明，也是ESO在kilonova上收集了這樣一個(gè)龐大得嚇人的數(shù)據(jù)集的成就。
“ESO的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)來(lái)源于它類(lèi)別豐富的望遠(yuǎn)鏡和儀器使ESO可以立即應(yīng)對(duì)一些又大又復(fù)雜的天體目標(biāo)，”Andrew Levan補(bǔ)充到。
NSF會(huì)長(zhǎng)France A. Córdova同樣對(duì)結(jié)果表示歡呼，并說(shuō)道：“這次發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了我們長(zhǎng)期已久的目標(biāo)，那就是能夠同時(shí)用傳統(tǒng)方式和引力波天文臺(tái)同時(shí)觀測(cè)稀有的宇宙事件。”
“只有通過(guò)NSF四十年來(lái)地引力波天文臺(tái)的資助，再加上能夠觀察從無(wú)線(xiàn)電到伽馬射線(xiàn)波長(zhǎng)的望遠(yuǎn)鏡，我們才能夠增加探測(cè)新的宇宙現(xiàn)象的機(jī)會(huì)以及能拼湊出一片新的關(guān)于中子星死亡過(guò)程的物理論文。”
翻譯：Nick
Source: Optics.org
首次被發(fā)現(xiàn)的kilonova；圖片由VLT拍攝
天文學(xué)家首次在世界各地的天文臺(tái)觀測(cè)到來(lái)自單個(gè)相同源點(diǎn)的的引力波和電磁波，該源是兩顆中子星相互吞噬的結(jié)果，并導(dǎo)致了天文學(xué)家首次觀察到的kilonova爆炸。
位于美國(guó)的雙激光干涉儀觀測(cè)站（激光干涉引力波天文臺(tái)，簡(jiǎn)稱(chēng)LIGO）于8月17日偵測(cè)到有史以來(lái)最大（同時(shí)也是最長(zhǎng)，有100秒）的引力波信號(hào)，這次事件隨后揭開(kāi)了全球合作的序幕。
超過(guò)七十個(gè)目睹了此次事件的望眼鏡隨后朝向空中位于引力波信號(hào)最初出現(xiàn)的地方，并在電磁波譜中探測(cè)到一系列相關(guān)的光信號(hào)，從伽馬射線(xiàn)爆發(fā)（gamma-ray burst）和光紅外圖像（optical-infrared images）到延遲射頻和X射線(xiàn)對(duì)應(yīng)體（X-ray counterparts）。
黃金雙子星
史無(wú)前例的科學(xué)成果證實(shí)了天體物理學(xué)的一些最根本的方面，而又同時(shí)開(kāi)啟了能對(duì)伽馬射線(xiàn)爆發(fā)、中子星、放射性元素的形成有更多、更好的理解的途徑。
兩顆中子星的巨大碰撞也通過(guò)光譜的方式被科學(xué)家觀察到，科學(xué)家通過(guò)光譜確認(rèn)了重量十倍于地球上黃金和鉑金的形成。
在NASA、LIGO和ESO(歐洲南方天文臺(tái))的聯(lián)合發(fā)表的聲明中，ESO局長(zhǎng)Xavier Barcons表示此次發(fā)現(xiàn)絕對(duì)是“真正最具有突破性的發(fā)現(xiàn)”。
此次科學(xué)團(tuán)隊(duì)里的一名帶頭的科學(xué)家、來(lái)自貝爾法斯特女王大學(xué)Stephen Smartt在ESO的記者發(fā)布會(huì)上就本次科學(xué)發(fā)現(xiàn)公開(kāi)表示“最新的引力波信號(hào)的兩個(gè)方面與過(guò)去LIGO探測(cè)到的四次相互矛盾，而這一切都跟黑洞碰撞有關(guān)”。
一方面是信號(hào)的長(zhǎng)度，它持續(xù)了超過(guò)60秒，而之前四次引力波卻只持續(xù)了不到1秒。另一方面就是NASA的兩顆衛(wèi)星檢測(cè)到伽馬射線(xiàn)爆發(fā)的信號(hào)之比引力波信號(hào)晚了兩秒，而且是從大約相同的位置傳播過(guò)來(lái)的。
“天文學(xué)家們十分興奮，”Smartt說(shuō)道。因?yàn)榻跬瑫r(shí)產(chǎn)生的引力波信號(hào)和伽馬射線(xiàn)爆發(fā)信號(hào)說(shuō)明這次并非黑洞吞噬，而很有可能是中子星碰撞的結(jié)果。“這給了我們直接搜索能夠準(zhǔn)確從天空中找到引力波位置的光和紅外線(xiàn)對(duì)應(yīng)體。”
一小時(shí)內(nèi)Kilonova“閃光”被發(fā)現(xiàn)
Smartt解釋道引力波信號(hào)來(lái)自南半球，意味著ESO在智利的大型望遠(yuǎn)鏡套組本該輕易地搜索到任何“路過(guò)”的跟引力波和伽馬射線(xiàn)爆發(fā)事件相關(guān)的光學(xué)信號(hào)?？墒?，信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)候智利是白天，這意味著沒(méi)有一個(gè)望遠(yuǎn)鏡能即刻觀察到任何東西。但是Smartt補(bǔ)充到，當(dāng)帕拉納爾夜幕降臨的時(shí)候，LIGO和Virgo已經(jīng)合作改善了引力波信號(hào)的定位，由此在一定程度上搜索電磁對(duì)應(yīng)體變得可行。
在智利的幾個(gè)望遠(yuǎn)鏡開(kāi)始繪制出關(guān)鍵性的區(qū)域，該區(qū)域目前相當(dāng)于一個(gè)跟100個(gè)滿(mǎn)月一樣的天空。 一些望遠(yuǎn)鏡映射出整個(gè)區(qū)域，而其他望遠(yuǎn)鏡則集中在望著當(dāng)?shù)匾箍罩凶铋W亮的銀河系。
Smartt表示，在觀測(cè)的一個(gè)小時(shí)內(nèi)，七顆望遠(yuǎn)鏡在該星系中看到了一個(gè)“新的光源”，放大望眼鏡以顯示在九頭蛇星群中NGC4993星系中的明亮物體。 “這個(gè)物體是引力波源的第一個(gè)光學(xué)和近紅外對(duì)應(yīng)體，這是8月17日發(fā)生的的引力波以及伽馬射線(xiàn)爆發(fā)的來(lái)源。”
天文學(xué)家對(duì)此非常肯定，因?yàn)樵撐矬w同時(shí)出現(xiàn)在LIGO和Virgo當(dāng)?shù)氐纳峡眨?/span>并且位于與LIGO的信號(hào)分析建議的完全相同的距離 一一 大約在1.3億光年外。
這個(gè)科學(xué)家一直以來(lái)已經(jīng)觀察了上千次的星系之前從來(lái)沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)任何kilonova點(diǎn)光源。在接下來(lái)的幾周里，ESO的望遠(yuǎn)鏡每天晚上都觀察到同樣的物體。 “這可能是我們見(jiàn)過(guò)的天空中最不尋常的閃光，”Smartt說(shuō)。 在觀察的前24小時(shí)內(nèi)，物體呈現(xiàn)出明亮的藍(lán)色，在褪色之前迅速變紅，這標(biāo)志著“史無(wú)前例”的事件將要來(lái)到。
“我們一直都能發(fā)現(xiàn)超新星，”Smartt說(shuō)道。“在宇宙中每一秒都有一顆超新星誕生，而這看起來(lái)并不像我們臨近宇宙中所發(fā)現(xiàn)的超新星。”
“這種物體當(dāng)前被稱(chēng)為‘kilonova’, 并且這是首個(gè)被發(fā)現(xiàn)的此類(lèi)物體。”
幾十年來(lái)的謎團(tuán)終于解開(kāi)
在兩周內(nèi)的快速衰竭也被認(rèn)為是幾乎完全為匹配中子星合并而建立的模型，基于此的其中一個(gè)預(yù)測(cè)是由于碰撞而產(chǎn)生了大量的重元素，包括放射性元素，而哈勃空間望遠(yuǎn)鏡和ESO的超大型望遠(yuǎn)鏡（VLT）所發(fā)現(xiàn)的“閃光”的光譜分析已經(jīng)證實(shí)了大量存在的黃金和白金等等。
哈勃影像：Kilonova在一周里逐漸暗淡
美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）指出：“這些觀察結(jié)果揭示了最近合成材料（包括黃金和鉑金）的特征，這就解釋了為何產(chǎn)生中子星碰撞產(chǎn)生的元素大約有一半重量超過(guò)鐵，因此解決了這個(gè)幾十年來(lái)的謎團(tuán)。” NSF對(duì)LIGO的投資建設(shè)是其歷史對(duì)上單個(gè)科學(xué)項(xiàng)目中最大的。
其他ESO科學(xué)家將這一發(fā)現(xiàn)預(yù)示為“歷史性的”，Stefano Covino說(shuō)：“我們迄今為止的數(shù)據(jù)與理論非常接近。 對(duì)于理論家來(lái)說(shuō)，這無(wú)疑是一個(gè)勝利，是LIGO-Virgo發(fā)現(xiàn)引力波的事件是絕對(duì)真實(shí)的證明，也是ESO在kilonova上收集了這樣一個(gè)龐大得嚇人的數(shù)據(jù)集的成就。
“ESO的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)來(lái)源于它類(lèi)別豐富的望遠(yuǎn)鏡和儀器使ESO可以立即應(yīng)對(duì)一些又大又復(fù)雜的天體目標(biāo)，”Andrew Levan補(bǔ)充到。
NSF會(huì)長(zhǎng)France A. Córdova同樣對(duì)結(jié)果表示歡呼，并說(shuō)道：“這次發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了我們長(zhǎng)期已久的目標(biāo)，那就是能夠同時(shí)用傳統(tǒng)方式和引力波天文臺(tái)同時(shí)觀測(cè)稀有的宇宙事件。”
“只有通過(guò)NSF四十年來(lái)地引力波天文臺(tái)的資助，再加上能夠觀察從無(wú)線(xiàn)電到伽馬射線(xiàn)波長(zhǎng)的望遠(yuǎn)鏡，我們才能夠增加探測(cè)新的宇宙現(xiàn)象的機(jī)會(huì)以及能拼湊出一片新的關(guān)于中子星死亡過(guò)程的物理論文。”
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