北京時(shí)間10月17日消息，美國國家科學(xué)基金會(huì)邀請(qǐng)引力波研究科學(xué)家在10月16日晚間召開發(fā)布會(huì)，通報(bào)了引力波研究領(lǐng)域的重要進(jìn)展�？茖W(xué)家們宣布他們首次檢測到了一種新型的引力波，來自中子星合并事件，并且與前幾次引力波事件都不同的是，此次科學(xué)家們還檢測到了產(chǎn)生此次引力波信號(hào)的對(duì)應(yīng)天體。如果將引力波比作聲音，而將光學(xué)波段的觀測比作視覺，那么此前四次的引力波信號(hào)都是“只聞其聲，不見其人”，而這一次，我們找到了引力波信號(hào)對(duì)應(yīng)的天體，可謂“聞其聲，且見其人”——面對(duì)廣袤宇宙，我們變得“耳聰目明”了!

那么，如果你錯(cuò)過了這場發(fā)布會(huì)，以下就是關(guān)于這次發(fā)布會(huì)最核心內(nèi)容的通俗解讀。

新進(jìn)展一：首次觀測到新型引力波

簡單一句話，就是這一次我們探測到了一種跟之前幾次完全不同類型的引力波信號(hào)。

迄今為止，全部探測到的五次引力波事件。前面四個(gè)都來自黑洞的合并，最下面那個(gè)是今天宣布的，首個(gè)來自中子星合并的引力波信號(hào)�？梢钥吹剑�這一信號(hào)的持續(xù)時(shí)間明顯要比之前來自黑洞合并的引力波信號(hào)長得多

中子星合并并產(chǎn)生引力波示意圖。大約13億年前，兩個(gè)間隔大約300公里，相互繞轉(zhuǎn)的中子星逐漸靠近，越轉(zhuǎn)越快，造成周圍時(shí)空的擾動(dòng)，產(chǎn)生引力波信號(hào)，并最終合并為一體

引力波的歷史可以追溯到100年前的1916年，那一年，愛因斯坦在他發(fā)表的廣義相對(duì)論中首次預(yù)言了引力波這種現(xiàn)象的存在。引力波是大質(zhì)量天體運(yùn)動(dòng)在時(shí)空中造成的漣漪，但是這種效應(yīng)極其微弱。事實(shí)上，愛因斯坦本人對(duì)于人類能否最終探測到引力波也是沒有多少信心的，因?yàn)橐�力波造成的效�?yīng)實(shí)在太過微弱，打個(gè)比方，從距離我們4光年外的比鄰星拉根線到地球上，當(dāng)引力波信號(hào)通過造成時(shí)空扭曲時(shí)，這根線的長度會(huì)發(fā)生變化。通過對(duì)這根線長度變化的觀測，我們就能判斷有引力波通過。但是，當(dāng)引力波通過時(shí)，這根4光年長的線的長度變化大約只相當(dāng)于人的頭發(fā)絲直徑那么大!

然而，就是這么難以置信的測量精度，科學(xué)家們做到了。在2015年9月14日格林尼治時(shí)間09：50：45(北京時(shí)間17：50：45)，位于美國華盛頓州漢福德和路易斯安那州列文斯頓的LIGO探測設(shè)施均接收到一個(gè)引力波信號(hào)，并根據(jù)其信號(hào)發(fā)現(xiàn)時(shí)間，將其編號(hào)為“GW150914“。分析結(jié)果顯示，信號(hào)GW150914是由兩個(gè)質(zhì)量分別為36倍以及29倍太陽質(zhì)量的黑洞合并過程中而產(chǎn)生的，合并后形成的單一黑洞質(zhì)量約為62倍太陽質(zhì)量，可見有將近3倍太陽質(zhì)量的物質(zhì)被轉(zhuǎn)化成了引力波，而這一事件的發(fā)生地遠(yuǎn)在13億光年之外。這是一次里程碑式的事件：人類首次直接探測到了100年前愛因斯坦所預(yù)言的引力波信號(hào)。

而自那以后，科學(xué)家們又陸陸續(xù)續(xù)探測到了3次新的引力波信號(hào)，編號(hào)分別是GW151226，GW170104以及GW170814，另外，還有一次疑似的引力波信號(hào)LVT151012。從編號(hào)上，可以很清楚的看到信號(hào)被接收到的日期。其中最新的一次，也就是GW170814是歐洲自己的引力波探測設(shè)施Virgo首次探測到引力波信號(hào)。

以上，所有這4次得到確認(rèn)的引力波信號(hào)都有一個(gè)共同點(diǎn)，那就是它們無一例外都是來自兩個(gè)黑洞的合并。但是宇宙中能夠產(chǎn)生強(qiáng)烈引力波信號(hào)的來源有很多，除了黑洞合并之外，理論上中子星合并產(chǎn)生的引力波信號(hào)同樣有可能被LIGO等設(shè)備探測到。于是人們就非常期待這一天的到來，LIGO的科學(xué)家們也多次公開表示，他們希望能夠檢測到來自中子星合并的引力波信號(hào)。

盡管有預(yù)期，但大家都沒想到這一天會(huì)來的如此之快。就在今年的8月17日美國東部時(shí)間8：41(北京時(shí)間當(dāng)天20：41)，LIGO探測器檢測到第五次引力波信號(hào)GW170817，而且這次這次和前四次都不一樣，這個(gè)信號(hào)的特點(diǎn)顯示其來自兩顆中子星的合并。說具體一些，參與其中的兩顆中子星質(zhì)量分別為1.1倍以及1.6倍太陽質(zhì)量，距離地球大約1.3億光年。LIGO研究組實(shí)現(xiàn)了他們的又一次重要進(jìn)展：新型引力波的發(fā)現(xiàn)。

新進(jìn)展二：首次觀測到引力波光學(xué)對(duì)應(yīng)體

簡單一句話，就是這一次我們不但探測到了引力波，而且還找到了產(chǎn)生這個(gè)引力波信號(hào)的源頭。

科學(xué)家們拍攝的引力波信號(hào)GW170817光學(xué)對(duì)應(yīng)體。可以看到在兩顆中子星合并之后4天時(shí)拍攝的畫面中，光學(xué)輻射波段還很明亮，可以看到一個(gè)小亮點(diǎn)，但隨著時(shí)間推移，逐漸消失了

在LIGO引力波探測器檢測到引力波信號(hào)通過的幾乎同時(shí)，正在地球軌道上運(yùn)行的美國宇航局“費(fèi)米”伽馬射線望遠(yuǎn)鏡和INTEGRAL等探測器監(jiān)測到一個(gè)劇烈的伽馬射線爆發(fā)事件。這一意外驚喜極大的幫助科學(xué)家們縮小了引力波來源天體的方位區(qū)域

2017年8月17日美國東部時(shí)間8：41(北京時(shí)間當(dāng)天20：41)，兩臺(tái)設(shè)在美國的LIGO探測器，以及設(shè)在意大利境內(nèi)的Virgo探測器都接收到了一次新的引力波信號(hào)。

盡管LIGO探測器最先檢測到此次引力波信號(hào)，但卻無法在天空中準(zhǔn)確定位出其方位。然而，借助歐洲Virgo引力波探測設(shè)施的幫助，科學(xué)家們得以將此次引力波出現(xiàn)的區(qū)域框定到一個(gè)比較小的范圍內(nèi)。在經(jīng)過一系列數(shù)據(jù)矯正之后，科學(xué)家們確認(rèn)這一信號(hào)應(yīng)該是來自南半球的一片小范圍天區(qū)。這一結(jié)果就為此后精確找到產(chǎn)生引力波的來源天體奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而這是此前幾次引力波事件中都不曾具備的條件。

另外，在LIGO引力波探測器檢測到引力波信號(hào)通過的幾乎同時(shí)，正在地球軌道上運(yùn)行的美國宇航局“費(fèi)米”伽馬射線望遠(yuǎn)鏡監(jiān)測到一個(gè)劇烈的伽馬射線爆發(fā)事件。這一意外驚喜極大的幫助科學(xué)家們縮小了引力波來源天體的方位區(qū)域。隨后， 引力波研究組的科學(xué)家們向全球各地的同行們發(fā)出了申請(qǐng)支援的請(qǐng)求并很快得到積極響應(yīng)。

幾小時(shí)內(nèi)，幾臺(tái)大型地面望遠(yuǎn)鏡開始指向科學(xué)家們框定的南半球那片區(qū)域開始尋找可能的引力波源頭并很快得到結(jié)果。光學(xué)望遠(yuǎn)鏡報(bào)告它們?cè)陬A(yù)定天區(qū)找到一顆“新出現(xiàn)的星”，那里正是兩顆中子星合并的現(xiàn)場，也就是產(chǎn)生了這次引力波信號(hào)的源頭。最終，全球有超過70個(gè)天文臺(tái)以及超過100臺(tái)觀測設(shè)備從各個(gè)波段投入了這項(xiàng)全球觀測大協(xié)作。這是引力波研究領(lǐng)域的又一座嶄新里程碑，如果將引力波比作聲音，而將光學(xué)波段的觀測比作視覺，那么此前四次的引力波信號(hào)都是“只聞其聲，不見其人”，而這一次，我們找到了引力波信號(hào)對(duì)應(yīng)的天體，可謂“聞其聲，且見其人”——面對(duì)黑暗廣袤宇宙，我們變得“耳聰目明”了!

新進(jìn)展三： 首次證實(shí)中子星合并事件可以產(chǎn)生大量重元素

簡單一句話，就是這一次我們發(fā)現(xiàn)中子星合并過程會(huì)產(chǎn)生大量的重元素，這解決了長期以來的一個(gè)謎團(tuán)。

從地面到太空，從赤道到南極，全球有超過70個(gè)天文臺(tái)以及超過100臺(tái)觀測設(shè)備從各個(gè)波段投入了這項(xiàng)全球觀測大協(xié)作

觀測數(shù)據(jù)顯示，在這兩顆中子星的合并現(xiàn)場可以觀察到明顯的跡象，顯示那里合成了大量重元素，包括金，鉑和鈾等。這回答了一個(gè)長期懸而未決的問題：宇宙中的重元素從何而來?

這個(gè)可以說是一個(gè)副產(chǎn)品了�？茖W(xué)家們?cè)趯?duì)這個(gè)光學(xué)對(duì)應(yīng)體進(jìn)行觀測時(shí)候，發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)中子星合并的過程中產(chǎn)生了大量的重元素，比如金，珀，以及鈾之類。這是對(duì)之前理論的一次證實(shí)。

中子星是體積非常小，但密度極高，質(zhì)量很大的奇異天體，它們是大質(zhì)量恒星爆炸后的產(chǎn)物。中子星是最接近黑洞但沒有變成黑洞的天體，它們的密度極大，僅次于黑洞。一湯匙的中子星物質(zhì)幾乎相當(dāng)于全世界70億人的體重加在一起的總和。而此次引力波事件所探測到的，正是一次發(fā)生在大約1.3億年前的兩顆中子星之間的相互合并事件所產(chǎn)生的引力波信號(hào)。

這次引力波信號(hào)的一大不同之處就在于這一次科學(xué)家們成功鎖定了它的來源在天空中的位置，并引導(dǎo)大批觀測設(shè)備從光學(xué)，紅外，射電，伽馬射線，X射線等不同波段進(jìn)行了全方位觀測。很快，美國南雙子望遠(yuǎn)鏡，以及歐洲南方天文臺(tái)的甚大望遠(yuǎn)鏡以及哈勃空間望遠(yuǎn)鏡等的觀測數(shù)據(jù)顯示，在這兩顆中子星的合并現(xiàn)場可以觀察到明顯的跡象，顯示那里合成了大量重元素，包括金，鉑和鈾等。

這是一項(xiàng)重要進(jìn)展�？茖W(xué)家們知道在宇宙大爆炸時(shí)產(chǎn)生了大量輕元素，主要是氫和氦，除此之外在元素周期表上一直到鐵的所有這些元素，基本都是在恒星內(nèi)部的核聚變過程中產(chǎn)生的，但比這質(zhì)量更大的元素究竟如何產(chǎn)生，一直未能得到很好的理解。超新星爆發(fā)過程等機(jī)制可以解釋一部分重元素的產(chǎn)生，但是光靠這些機(jī)制很顯然難以解釋宇宙中重元素的實(shí)際豐度。而此次中子星合并產(chǎn)生重元素的機(jī)制首次得到觀測證實(shí)，從而解決了一個(gè)長期以來困擾物理學(xué)界的問題。

哈佛大學(xué)史密森天體物理學(xué)中心的厄爾多·貝格(Edo Berger)表示：“此前元素周期表中那些質(zhì)量最大的元素的起源一直不甚明了，直到今天——我們了解到，它們可以在中子星的合并過程中被產(chǎn)生出來。”他說：“每次這樣的合并事件都能產(chǎn)生質(zhì)量超過一個(gè)地球的貴金屬，比如珀金和黃金，還有很多非常稀少的稀土元素。”事實(shí)上，科學(xué)家們的計(jì)算顯示，今年8月17號(hào)觀測到的這次中子星合并事件，產(chǎn)生了相當(dāng)于10倍地球質(zhì)量的黃金和鉑金。這些重元素在這里被制造出來，并隨后被撒播到宇宙各處，或許其中一部分會(huì)有一天落到地球上，最終成為了我們婚禮上的愛情信物。