事实如此浪漫

天文学有了新的意义

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T这里有很多关于GW170817的故事。

有一个故事双中子星灵感在美国,两颗死星在一场致命的舞蹈中相互碰撞,最终达到高潮。有世界范围内的科学家合作的记录,所有人都致力于发现1.3亿光年之外的NGC 4993发生了什么。甚至还有黄金和铀宝藏的传说,它们的真正来源可能是中子星合并的宇宙铁砧。

其中很多已经发生了覆盖通过优秀的报告昨天的新闻

在某些方面,最大的故事是有这么多故事要讲。之所以有这么多,是因为GW170817不仅仅是另一个发现,而是多信使天文学时代的到来。

感知和侦测实相的新方法并不经常出现。

两年前,激光干涉引力波天文台(Laser-Interferometric Gravitational Wave Observatory,简称LIGO)首次探测到引力波。引力波是两个黑洞碰撞产生的时空涟漪,每个黑洞的质量都是太阳的30倍。除了最敏感的设备外,这些波几乎无法察觉,它们穿过地球,将时空扭曲为质子直径的一小部分。

自这一具有里程碑意义的发现以来,LIGO已经发现了另外三个黑洞双星合并,其中一个与它的欧洲对口,Virgo。没有光能逃过这些事件,虽然从它们发出的引力波中有很多东西需要了解,但用光学望远镜指向它们的方向将揭示……什么也没有。

本月早些时候,诺贝尔物理学奖授予了Rainer Weiss、Kip Thorne和Barry Barish,以表彰他们在LIGO对引力波的直接观测中所发挥的作用。

诺贝尔奖虽然重要,但每年都会颁发。感知和侦测实相的新方法并不经常出现。

早期文明的人们用眼睛看夜空。即使是伽利略不可思议的新发明——“望远镜”——也仅限于可见光。直到19世纪,其他观测宇宙的工具才出现。红外线天文学家用一种全新的光观察了我们的月亮和其他恒星。

20世纪早期到中期,我们看到的宇宙的电磁频谱范围扩大了——无线电波、x射线、紫外线、微波和伽马射线都成为了新的途径。每一个新的光谱带都带来了启示:大爆炸的故事,太阳耀斑中存在的巨大能量,可见光谱中隐藏的美丽。

红外光谱(右图)显示了可见光谱(左图)中看不到的隐藏的温暖宇宙尘埃。 美国国家航空航天局

1987年,当中微子探测器在狼蛛星云中捕捉到超新星的信号时,另一种形式的天文学出现了。以太中微子到达地球的时间比任何超新星发出的光都要早几个小时。由于其幽灵般的性质,中微子能够穿过并逃离内爆恒星的核心,它比光本身更先进。

最终,这些不同的方法彼此之间的共同点比它们与引力波的共同点更多。

为了向普通观众描述对引力波的探测,科学家和科学作家经常使用“听觉”的比喻,并写关于“聆听宇宙”的文章。这就造成了一种误解,认为科学家实际上是在倾听穿越太空的声音。

Weiss在他的诺贝尔新闻发布会上说:“这一直是个谜,我们现在在‘倾听’宇宙。”“我在媒体上听到了一遍又一遍,我认为我们自己也要为此承担部分责任。”

声音不能在太空中传播你可以听唧唧声是干涉仪读数频率碰巧落在可闻范围内的一个伪影。也就是说,引力波的概念作为一种不同的感觉是非常恰当的。

引力波之于电磁辐射,就像听觉之于视觉。它们是完全不同的感知方式。与电磁辐射不同,引力波不是由粒子组成的;它们是无限的、不可阻挡的时空波动。

GW170817不仅仅是另一项发现,而是多信使天文学时代的到来。

多信使天文学是诱人的,原因和人们庆祝告别无声电影是一样的。声音的加入——或者在这种情况下,引力波的加入,为科学家了解宇宙增加了一个新的维度。

参与VERITAS实验的天体物理学家Reshmi Mukherjee说:“我们都知道它会来,但这是我们第一次一起看到它。”“这真是令人兴奋。”

寻找高能量伽马射线的VERITAS望远镜位于北半球,所以它无法看到其他望远镜在智利等地看到的天空中发生的事件。

穆克吉没有被吓倒——将来会有更多像GW170817这样的事件发生,当它们发生在北半球的天空时,“真理”将拭目以待。

尽管科学家们预计会在某一时刻看到GW170817这样的事件,但其细节本身就令人惊讶。

普林斯顿大学(Princeton University)从事中子星合并模拟研究的博士后研究员戴维·拉迪斯(David Radice)说,“对我来说,最令人吃惊的是,这一事件的‘距离’如此之近。”拉迪斯说的“接近”是1.3亿光年,而不是2.3亿光年。

他说:“由于与消息来源的相对接近,后续观察活动的覆盖面超出了我最大胆的期望。”

GW170817的测量似乎证实了短伽马射线暴的一个可能来源是中子星的碰撞。对这些事件的精确计算也将使科学家们得以观察重力本身。

芝加哥洛约拉大学(Loyola University Chicago)的物理学教授罗伯特·麦克尼斯(Robert McNees)说:“这些中子星合并时发出的非常长的信号,让人们对可能偏离广义相对论的情况施加了非常严格的限制。”

一篇论文,发表在自然使用GW170817独立计算了描述宇宙膨胀的哈勃常数。

但就像任何好的发现一样,GW170817在回答其他问题的同时也提出了一些问题。例如,我们不知道合并是否形成了一个后洞,或者伽马射线爆发背后的机制是什么。对未来几个月的数据进行更仔细的研究,有望为这些问题和其他问题提供答案。

今天的收获产生了前所未有的30篇论文,至少在5个主要期刊上发表。他们的发现的广度和重要性说明了多信使天文学将是多么强大。

麦克尼斯说:“总的来说,我们已经进入了引力波多信使天文学的时代,这将打开理解宇宙的各种新方式。”

“多信使科学可能成为新的规范,”慕克吉说。“这是研究自然和物质行为的一种非常深刻的方式。”


丹·加里斯托是鹦鹉螺。

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