中文字幕理论片,69视频免费在线观看,亚洲成人app,国产1级毛片,刘涛最大尺度戏视频,欧美亚洲美女视频,2021韩国美女仙女屋vip视频

作者：見正文

編輯：婉珺

今夜，是全世界天文學(xué)家的狂歡。

全球數(shù)十家天文機(jī)構(gòu)同時宣布了這個“前所未有”的重大消息——人類第一次探測到了雙中子星并合產(chǎn)生的引力波。

雙中子星并合模擬圖。圖片來源：ESO/L. Cal?ada/M. Kornmesser

長久以來，人類執(zhí)迷于仰望星空，因為那里有來自宇宙深處的奧秘。

如果說首次觀測到引力波意味著人類打開了觀測宇宙的新維度，意味著人類終于“聽”到了來自宇宙的“聲音”；那么這次雙中子星并合事件，則意味著人類首次同時“看到”并“聽到”了來自宇宙深處的信號。

這個信號，讓世界各地的望遠(yuǎn)鏡指向同一個方向；這個信號，讓全球天文學(xué)家空前聯(lián)手；這個信號，帶給我們史無前例的重大新聞。

這是一段可看可聽的雙星舞蹈，是一次人類對于宇宙耳聰目明的觀察，更是一場全世界天文學(xué)家的集體盛宴，它開啟了一個嶄新的天文、物理、宇宙交叉的研究領(lǐng)域。

身處這場科學(xué)狂歡中的科學(xué)家們是如何談起這次歷史性天文事件的？他們現(xiàn)在有著怎樣的心情？果殼科學(xué)人在第一時間采訪了7位或直接參與觀測，或與此有密切關(guān)系的科學(xué)家，來聽聽他們?nèi)绾卧u論今晚這一重大消息。

就在不久之前，LIGO和Virgo聯(lián)合宣布探測到了引力波GW170814，這也是人類探測到的第四個黑洞并合引力波。有觀點認(rèn)為，人類已進(jìn)入“引力波常態(tài)化”的時代。這種情況下，依然引起了巨大轟動的雙中子星引力波究竟是何方神圣？它與之前的黑洞引力波有何不同？

張冰（美國內(nèi)華達(dá)大學(xué)拉斯維加斯分校教授，北京大學(xué)長江講座教授，美國物理學(xué)會會士）：

引力波是愛因斯坦相對論的預(yù)言。根據(jù)理論，任意兩個通過引力相互繞轉(zhuǎn)的天體（比如說兩顆恒星，甚至太陽和地球）都輻射引力波。但是引力波一般非常弱，只有當(dāng)兩個天體的距離達(dá)到接近繞轉(zhuǎn)天體史瓦西半徑時，引力波才強(qiáng)到可能被人類的引力波探測器（比如美國的LIGO）探測到。

所謂史瓦西半徑是一個由質(zhì)量定義的臨界半徑，一個物體如果能被“擠”進(jìn)史瓦西半徑就會成為黑洞。一個太陽質(zhì)量天體的史瓦西半徑大約3公里。當(dāng)兩個黑洞并合時它們的距離非常接近史瓦西尺度，所以雙黑洞并合的引力波信號最強(qiáng)。這就是LIGO先發(fā)現(xiàn)雙黑洞并合的原因。

除了黑洞外，下一種最致密的天體就是中子星了。一個中子星的特征質(zhì)量是1.4個太陽質(zhì)量，半徑大約10公里，大致比1.4太陽質(zhì)量的史瓦西半徑大一倍多一點。當(dāng)一個中子星和一個黑洞或者兩個中子星并合時，兩個天體的距離也非常接近，因此它們發(fā)出的引力波也可以被LIGO探測到。

黑洞和中子星都是大質(zhì)量恒星死亡的產(chǎn)物（這里只涉及恒星級黑洞，星系中心的超大質(zhì)量黑洞起源另當(dāng)別論）。一般來說，如果原初恒星質(zhì)量超過20太陽質(zhì)量，它死亡（即中心核燃料耗盡）后會直接坍縮為黑洞。恒星級黑洞的質(zhì)量至少為3個太陽質(zhì)量，常常更高。比如說LIGO探測到的幾個黑洞質(zhì)量高達(dá)30太陽質(zhì)量。如果原初恒星質(zhì)量在8-20太陽質(zhì)量之間，恒星死亡后只能形成中子星，質(zhì)量一般在1.2-2太陽質(zhì)量之間。更輕的恒星（如太陽）只能產(chǎn)生白矮星。

引力波的一個重要特征參數(shù)是頻率。頻率依賴于繞轉(zhuǎn)體的質(zhì)量。質(zhì)量越小，繞轉(zhuǎn)頻率越快（這用牛頓萬有引力理論就能導(dǎo)出）。所以雙中子星并合和雙黑洞并合引力波信號最顯著的區(qū)別是前者可以達(dá)到更高的引力波頻率。

其實LIGO之所以聲稱發(fā)現(xiàn)了雙中子星并合，其主要依據(jù)是從頻率導(dǎo)出的“chirp mass”（啁啾質(zhì)量）太小已不能用黑洞解釋。原則上講，并合以后的引力波信號也能給出中子星并合的更強(qiáng)證據(jù)（比如并合后的產(chǎn)物不是黑洞而是一個超大質(zhì)量的中子星），只不過目前LIGO靈敏度還不夠做出足夠精細(xì)的測量來研究并合產(chǎn)物。

馮驊（清華大學(xué)工程物理系及天體物理中心教授）：

黑洞并合就像聽故事，波瀾壯闊的畫面全靠想象；中子星并合更像聲情并茂的電影，圖像聲音精彩豐呈。而這些不同“渠道”傳遞出來的信息，更容易讓我們?nèi)胬斫獠⒑系奈锢磉^程。

中子星并合過程中，星體會被潮汐瓦解，形成吸積和噴流，甚至有大量物質(zhì)拋射。這些動作伴隨各個波段的電磁輻射，形成了這次引力波事件的電磁波對應(yīng)體。這也意味著天文觀測從“多波段天文學(xué)”向“多信使天文學(xué)”邁出了重要一步。

藝術(shù)家對于雙中子星并合，同時產(chǎn)生“巨新星”現(xiàn)象的想象圖。圖片來源：University of Warwick/Mark Garlick

從2016年底開始，我們在清華校內(nèi)組織了一個學(xué)生項目“天格計劃”，希望在空間軌道上布置20余顆微小衛(wèi)星，形成一個全天覆蓋的伽馬射線暴探測網(wǎng)絡(luò)，來捕捉中子星并合形成的引力波暴的電磁對應(yīng)體，并利用各個衛(wèi)星接收到信號的時間延遲對暴發(fā)進(jìn)行定位。這種技術(shù)叫做行星際網(wǎng)絡(luò) (IPN)，但是專門針對中子星并合引力波電磁對應(yīng)體這一科學(xué)目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計和優(yōu)化。目前已經(jīng)有十來個高校加入了這一項目。這次探測到中子星并合事件，無疑是對類似項目提出了更緊迫的需求和更明確的科學(xué)和技術(shù)目標(biāo)。

吳雪峰（中國科學(xué)院紫金山天文臺 “高能時域天文團(tuán)組”首席研究員）：

雙中子星引力波產(chǎn)生于兩個中子星組成的雙星系統(tǒng)演化到最后階段的并合，并合過程非常短暫，時間跨度僅為毫秒量級。

在雙中子星發(fā)生并合且產(chǎn)生引力波的同時，有可能產(chǎn)生電磁信號，包括射電信號、可見光信號、X射線、伽馬射線等，即引力波電磁對應(yīng)體，而此前LIGO已經(jīng)探測到的4對黑洞并合產(chǎn)生的引力波事件中都未發(fā)現(xiàn)引力波電磁對應(yīng)體。

主流模型認(rèn)為，雙黑洞并合的過程中不會產(chǎn)生電磁信號，只會產(chǎn)生巨大的引力波；也有學(xué)者認(rèn)為，在某些特殊情況下的黑洞并合能夠產(chǎn)生電磁信號。

但是雙中子星并合完全不一樣，在并合的過程中系統(tǒng)會拋射出一些物質(zhì)，并產(chǎn)生比超新星暗，但比普通新星亮的光學(xué)信號。

舒菁（中國科學(xué)院理論物理研究所研究員）：

熊少林（中科院高能所粒子天體物理中心 百人計劃 項目研究員）：

本次發(fā)現(xiàn)的引力波事件跟以往發(fā)現(xiàn)的雙黑洞并合不同，它由兩顆中子星并合產(chǎn)生。理論預(yù)言雙中子星并合不僅能產(chǎn)生引力波，而且能產(chǎn)生電磁波，即引力波電磁對應(yīng)體，因此本次事件中探測到引力波以及電磁對應(yīng)體是天文學(xué)家期待已久的重大發(fā)現(xiàn)。

幾千年來，人類對于頭頂?shù)拿ＣＳ钪嬷挥小耙曈X”，即觀察宇宙天體發(fā)出的光。2015年9月14日對雙黑洞并合產(chǎn)生引力波的成功探測，宣告人類獲得了“聽覺”。然而，這些雙黑洞并合事件都只能聽，因為它們沒有發(fā)光，視覺發(fā)揮不了太多作用。2017年8月17日的雙中子星并合事件終于使人類能同時使用視覺和聽覺，對這個遠(yuǎn)在1.3億光年外的天文現(xiàn)象進(jìn)行前所未有的觀測與聆聽。

張帆（北京師范大學(xué)副教授，美國西弗吉尼亞大學(xué)兼職助理教授）：

雙中子星并合與雙黑洞并合類似，都會由所謂“致密天體”環(huán)繞碰撞引起時空漣漪，暨引力波。但黑洞情況基本是真空演化（奇點不會傳遞信息到黑洞之外），而中子星是由核子物質(zhì)組成的，涉及更多的核物理和天體物理過程，可以產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁和中微子輻射。

雙中子星并合引力波事件讓科學(xué)家們激動不已，不少人將它與人類首次探測引力波相提并論，甚至看上去比首次探測到引力波還要令人激動。

那么，這次雙中子星并合引力波有什么樣的重要意義？

張雙南（中科院高能物理所研究員，中國科學(xué)院粒子天體物理重點實驗室主任）：

從400多年前伽利略發(fā)明天文望遠(yuǎn)鏡開始，遠(yuǎn)在天邊變成了近在眼前，利用各種各樣的強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡，人類得以能夠欣賞遙遠(yuǎn)宇宙的各種美麗的天體。但是在探測到引力波之前，人類聽不到宇宙的聲音，面對宇宙，人類只能是聾子。

引力波是時空的漣漪，如果我們距離引力波源足夠近，它就會讓我們的耳膜振動起來，我們就能夠聽到宇宙用引力波發(fā)出的美妙聲音。但是，由于我們距離引力波源太遠(yuǎn)了，需要借助強(qiáng)大的引力波探測器才能聽到宇宙的聲音，因此引力波探測器就是人類的“助聽器”。自從2016年2月11號美國的激光干涉引力波天文臺宣布聽到了兩個黑洞結(jié)合在一起時發(fā)出的歡快聲音，人類從此就不再是聾子了。

然而，盡管已經(jīng)“聽”到了四次黑洞結(jié)合發(fā)出的聲音，天文學(xué)家卻還沒有“看”到黑洞結(jié)合的美麗圖像。面對發(fā)出引力波的天體，人類仍然是瞎子。難道人類只能是非聾即瞎嗎？并不是！因為這一次，不僅僅激光干涉引力波天文臺聽到了兩個中子星結(jié)合的歡快的聲音，天文望遠(yuǎn)鏡也看到了它們相愛迸發(fā)的煙花。耳聽為虛，眼見為實！從此，人類終于耳聰目明了！未來引力波天文學(xué)的一個極為重要的方向就是所謂的“多信使”天文學(xué)，也就是不但要“聽到”天體發(fā)出的美妙的引力波，還要“看到”這些天體的倩影。

張冰（美國內(nèi)華達(dá)大學(xué)拉斯維加斯分校教授，北京大學(xué)長江講座教授，美國物理學(xué)會會士）：

天文學(xué)家們習(xí)慣于用眼睛（或更強(qiáng)大的眼睛，即望遠(yuǎn)鏡）來看世界，即所謂“眼見為實”。引力波的發(fā)現(xiàn)打開了另一扇窗口，很多人比喻打開了人類的聽覺系統(tǒng)。但是如果看不到引力波源，我們只能像是迷失在叢林的孩子——只聽到不知名的鳥叫，不能確認(rèn)是什么鳥、在哪兒鳴叫。所以自從引力波發(fā)現(xiàn)以后，人們就急切地尋找引力波的電磁對應(yīng)體。

根據(jù)理論，如果一個引力波源能發(fā)光，它的附近一定存在物質(zhì)或很強(qiáng)的電磁場。因為黑洞很有可能已把周圍物質(zhì)吞沒，除非有特殊機(jī)制（比如黑洞帶電或雙黑洞在恒星內(nèi)部），雙黑洞并合不會給出非常明亮的電磁對應(yīng)體。LIGO之前發(fā)現(xiàn)的四例雙黑洞并合都沒有被確認(rèn)的電磁對應(yīng)體（雖然有一個有爭議的候選體）。相反，如果兩個中子星并合，即使并合后產(chǎn)生黑洞，在黑洞外也會有很多物質(zhì)，因此會產(chǎn)生很亮的電磁輻射。如果并合產(chǎn)物不是黑洞而是超大質(zhì)量中子星，電磁輻射會更強(qiáng)。

理論預(yù)言，雙中子星并合可能產(chǎn)生的電磁對應(yīng)體包括短伽馬射線暴和光學(xué)并合新星。這次當(dāng)LIGO在天文圈里宣布他們發(fā)現(xiàn)了人類第一次見到的雙中子星并合候選體后，全世界的望遠(yuǎn)鏡都指向那個方向，那些預(yù)言的電磁信號都如約而至，并帶來更多的驚喜和困惑。這也是整個天文界為之沸騰的原因。

吳雪峰（中國科學(xué)院紫金山天文臺 “高能時域天文團(tuán)組”首席研究員）：

此次雙中子星引力波事件之所以讓天文學(xué)家們都如此興奮，是因為雙中子星并合過程中不僅產(chǎn)生了引力波，還產(chǎn)生了豐富的信號，如短伽馬暴等，空間X射線衛(wèi)星、地面射電望遠(yuǎn)鏡等探測設(shè)備都觀測到了相應(yīng)的信號。中子星并合能揭示宇宙中超重元素（比鐵重的元素，如金元素）的起源。我所在的紫金山天文望遠(yuǎn)鏡牽頭、國內(nèi)多家單位參與建設(shè)的南極巡天望遠(yuǎn)鏡AST3-2也探測到了光學(xué)信號。

舒菁（中國科學(xué)院理論物理研究所研究員）：

熊少林（中科院高能所粒子天體物理中心 百人計劃 項目研究員）：

這是人類第一次同時探測到引力波及其電磁對應(yīng)體，是引力波天文學(xué)的極為重要的里程碑，在天文學(xué)以及物理學(xué)發(fā)展史上具有劃時代的意義，正式開啟了多信使引力波天文學(xué)時代。

引力波的直接探測剛剛獲得了2017年度諾貝爾物理學(xué)獎。探測引力波電磁對應(yīng)體對研究引力波事件、宇宙學(xué)以及基礎(chǔ)物理具有不可替代的決定性作用，因此，人們普遍認(rèn)為引力波研究的下一個里程碑是發(fā)現(xiàn)引力波事件產(chǎn)生的電磁輻射。

現(xiàn)在，人類感知宇宙的視覺和聽覺終于雙劍合璧了，引力波和電磁波（光）也終于相得益彰了。因此，本次發(fā)現(xiàn)開啟了人類認(rèn)識宇宙的新紀(jì)元。

張帆（北京師范大學(xué)副教授，美國西弗吉尼亞大學(xué)兼職助理教授）：

通過對引力波，電磁波和中微子的協(xié)同觀測，我們可以從多角度審視雙中子星并合這一極端天文事件，尋求解答諸如核子在致密情況下的物態(tài)方程（可用于改進(jìn)核彈數(shù)值模擬與真實情況的吻合度），短時伽馬暴是否真由雙中子星并合造成，以及令我們傾倒的金子到底是在雙中子星并合還是超新星暴發(fā)過程中產(chǎn)生的這類問題。

協(xié)同觀測也使得對引力波成功探測的置信度達(dá)到赫茲實驗的等級（赫茲驗證無線電波時是自己造的波自己測，不僅接收到信號還進(jìn)一步檢驗其與發(fā)射的信號確實吻合），因電磁信號獨(dú)立確定了波源及其性質(zhì)。

由于中子星并合引力波具有電磁對應(yīng)體，這意味著不僅LIGO和Virgo能夠探測到并合產(chǎn)生的引力波，其他天文臺也能參與到此次探測中來。值得一提的是，許多中國科學(xué)家在這次的探測中作出了卓越的貢獻(xiàn)。

張雙南（中科院高能物理所研究員，中國科學(xué)院粒子天體物理重點實驗室主任）：

今年（2017年）6月15號發(fā)射運(yùn)行的慧眼天文衛(wèi)星也參加了這次創(chuàng)造了天文學(xué)歷史的全球大聯(lián)測，我感到十分自豪。

我和同事們那天（2017年8月17號）夜里用慧眼衛(wèi)星對這個事件進(jìn)行了觀測和幾乎實時的數(shù)據(jù)分析，迅速發(fā)布了觀測結(jié)果（我還因為在辦公室打了個盹而小小地感冒了一場）。因為慧眼衛(wèi)星的貢獻(xiàn)，慧眼團(tuán)隊的110位科學(xué)家作為中國的一個大型科學(xué)團(tuán)隊，帶著慧眼的結(jié)果加入了這個“天文記錄”（全球?qū)⒔磺€單位的三千多個作者）的歷史性論文。當(dāng)然，作為慧眼衛(wèi)星的首席科學(xué)家，我更關(guān)心的是，慧眼衛(wèi)星能否看到產(chǎn)生引力波的時候綻放出伽馬射線煙花?；垩郏佑?！