“多信使天文学”时代已经到来

中子星撞击将释放各种形式的信号，天文学家现在可以探测到。

资料来源:罗宾·迪纳尔

2017年8月17日上午，随着一道闪电划过天空，一个新的天文学时代来临了。费米伽马射线太空望远镜捕捉到的伽马射线爆发来自宇宙中某处的两颗中子星(当大质量恒星坍缩并死亡时形成的密度极高的物体)的合并。但是伽马射线并不是这次合并形成的唯一信号。在费米捕捉到信号的几秒钟内，合并的波纹在美国的引力波干涉天文台(LIGO)和意大利的处女座天文台这两个设施之间回荡。

这些波纹是引力波，探测它们更像是“听觉”而不是“视觉”。根据引力波的到达时间和强度，天文学家推测它们来自离地球1.3亿光年的星系。从那以后，世界各地成千上万的科学家围绕整个电磁波谱——从伽马射线到可见光到无线电波——对这一合并进行了协调研究。

这些努力是值得的。观察表明，合并产生了大量比铁重的元素，证明中子星撞击是宇宙中黄金和其他稀有金属的原始来源。随着更多这样的合并被发现和研究，这样的集体观察将揭示中子星的内部信息——这些恒星的“尸体”非常致密，以至于它们正处于坍缩成黑洞的边缘。此外，通过比较合并天体的亮度和它们的引力波强度，天文学家可以测量它们的精确距离。这种知识使他们能够探测到暗能量的特征，暗能量是一种神秘的力量，被认为能加速宇宙的膨胀。

人们从这些中子星的合并中获得的收益令人印象深刻，但是他们可以做得更好。冰立方天文台在南极洲寻找被称为中微子的“幽灵”粒子，但没有发现任何东西。天文台的资深科学家弗朗西斯·哈尔曾说，这可能是因为这些粒子是以光束的形式发射的，可能错过了地球。如果这次合并捕获的光波和引力波类似于“看见”和“听见”，那么发现中微子就相当于“品尝”它。

研究人员称这种协同观测为“多信使”天文学，其中信使可以是电磁辐射、引力波或亚原子粒子。在许多方面，多信使方法是天文学家最疯狂的梦想之一。然而，他们仍然需要分析来自不同观测站的“噩梦”海量数据。

“这次合并几乎耗尽了我们的精力。我们几乎放下了一切，告诉家人和孩子，在结果出来之前，我们不会见到他们。”西北大学的天文学家、LIGO团队的成员维姬·卡洛吉拉说，“我们需要重新思考如何进行相关的研究，因为我们很快就会看到像去年一样的合并事件，或者一个月一次，甚至一周一次。”(晋南)

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