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圖：長蛇座的NGC 4993星系（模糊的亮點(diǎn)）。有傳聞稱，探測(cè)器捕捉到NGC 4993中子星合并產(chǎn)生的引力波。借助美國的激光干涉引力波天文臺(tái)（以下簡稱LIGO），天體物理學(xué)家可能在上周探測(cè)到新型引力波。這一次的引力波由遙遠(yuǎn)星系NGC 4993的兩顆中子星合并所致。聚焦同一區(qū)域的望遠(yuǎn)鏡也可能發(fā)現(xiàn)這一事件。但在觀測(cè)結(jié)果未經(jīng)證實(shí)前，發(fā)現(xiàn)新型引力波的謠言便在網(wǎng)上迅速傳播，一度讓科學(xué)界陷入興奮之中。這一次，科學(xué)家扮演了謠言制造者的角色。如果證實(shí)發(fā)現(xiàn)新型引力波，那么將標(biāo)志著天文學(xué)研究進(jìn)入了新時(shí)代。在這個(gè)新時(shí)代，隨著時(shí)空結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡不僅能“看到”同時(shí)還能“聽到”所觀測(cè)的天文現(xiàn)象。伊利諾伊大學(xué)香檳分校的天體物理學(xué)家斯圖亞特·沙皮羅表示：“這是一項(xiàng)不可思議的進(jìn)步，將大大加深我們對(duì)宇宙的認(rèn)知。”對(duì)于網(wǎng)上的傳聞，引力波探測(cè)器項(xiàng)目的科學(xué)家并沒有發(fā)表評(píng)論，因?yàn)閿?shù)據(jù)還在分析當(dāng)中。公開記錄顯示世界各地的望遠(yuǎn)鏡都將目光對(duì)準(zhǔn)這個(gè)星系，但天文學(xué)家表示他們捕捉的信號(hào)來自于一個(gè)無關(guān)的源頭。在科學(xué)家努力從數(shù)據(jù)中尋找信號(hào)之際，《自然》雜志發(fā)文解讀已知研究進(jìn)展以及發(fā)現(xiàn)新型引力波的重要意義。 放出何種謠言？形象地說，引力波就是時(shí)空結(jié)構(gòu)泛起的漣漪。迄今為止，美國的LIGO天文臺(tái)已經(jīng)3次探測(cè)到黑洞相撞產(chǎn)生的引力波。科學(xué)家一直希望能夠捕捉到其它宇宙災(zāi)難導(dǎo)致的引力波，例如中子星合并。中子星是大體積恒星的爆炸殘余，但仍有足夠質(zhì)量，合并塌縮成黑洞。中子星合并能夠放射出全電磁波譜輻射——從射電波段到伽瑪射線——并且被望遠(yuǎn)鏡捕捉到。8月18日，德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的天文學(xué)家克雷格·惠勒成為謠言的始作俑者。他在推特發(fā)帖稱：“LIGO天文臺(tái)上演新發(fā)現(xiàn)。源頭是光學(xué)對(duì)應(yīng)體。真的是太棒了！”一小時(shí)后，華盛頓大學(xué)的天文學(xué)家彼得·約阿希姆也在推特上發(fā)帖，稱LIGO天文臺(tái)捕捉到來自NGC 4993星系一個(gè)光學(xué)對(duì)應(yīng)體的信號(hào)（望遠(yuǎn)鏡能夠?qū)@種輻射源進(jìn)行觀測(cè)）。NGC 4993坐落于長蛇座，距地球約1.3億光年。約阿希姆稱：“源頭是合并的兩顆中子星。”幾名不愿透露姓名的天文學(xué)家表示，在惠勒和約阿希姆發(fā)帖前，謠言只在私下傳播。如果研究引力波的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)信號(hào)，他們有可能迅速判斷信號(hào)究竟是來自碰撞的黑洞還是合并的中子星，因?yàn)檫@兩種事件都有其獨(dú)特特征。不過，對(duì)數(shù)據(jù)仍需進(jìn)行更細(xì)致研究，以進(jìn)一步明確信號(hào)源頭。作為LIGO的姊妹天文臺(tái)，意大利比薩的歐洲引力波天文臺(tái)（以下簡稱Virgo）8月以來便幫助LIGO搜尋引力波。它可能也發(fā)現(xiàn)了這一事件。在伸出援助之手前，Virgo天文臺(tái)曾因升級(jí)而休息了一段時(shí)間。有了它的加盟，科學(xué)家更有信心確認(rèn)引力波源頭。Virgo天文臺(tái)升級(jí)工作負(fù)責(zé)人、物理學(xué)家喬瓦尼·羅斯?fàn)柖啾硎荆琕irgo的靈敏度處于中等水平，只能探測(cè)到距地球2500萬到2700萬光年的中子星合并，但在某些太空區(qū)域，它能夠看得更遠(yuǎn)，最遠(yuǎn)可達(dá)到6000萬光年。最初，惠勒和約阿希姆都拒絕發(fā)表評(píng)論。隨后，惠勒發(fā)推文道歉，稱“不管對(duì)與錯(cuò)，我都不應(yīng)該發(fā)這條推文。應(yīng)該由LIGO在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)ν庑肌＿@是我的過失。” 哪些望遠(yuǎn)鏡上陣？多名不愿透露姓名的天文學(xué)家表示，有傳聞稱美國宇航局的費(fèi)米伽瑪射線太空望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到來自潛在引力波源頭，也就是NGC 4993星系的伽瑪射線。對(duì)于發(fā)現(xiàn)新型引力波的傳聞，費(fèi)米項(xiàng)目的一名資深成員拒絕發(fā)表評(píng)論。有科學(xué)家認(rèn)為中子星合并或許就是神秘莫測(cè)的短時(shí)標(biāo)伽馬暴（GRBs）的源頭。短時(shí)標(biāo)伽馬暴非常短暫，只持續(xù)數(shù)秒鐘，通常伴隨可見光余輝，有時(shí)也會(huì)伴隨無線電波和X射線余輝；余輝可持續(xù)數(shù)天。天文學(xué)家警告稱，即使費(fèi)米望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到短時(shí)標(biāo)伽馬暴，也無法精確鎖定源頭。就在天文學(xué)家發(fā)出警告后不久，更強(qiáng)有力的證據(jù)浮出水面，證明多架望遠(yuǎn)鏡對(duì)NGC 4993星系進(jìn)行觀測(cè)。8月22日，推特簡訊“太空望遠(yuǎn)鏡直播”公布了哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的最新動(dòng)向，稱一組天文學(xué)家正利用哈勃的光譜儀對(duì)一個(gè)雙中子星合并進(jìn)行觀測(cè)。光譜儀通常用于觀測(cè)短時(shí)標(biāo)伽馬暴的余輝。但這條推文已被刪除。8月23日，有人在卡迪夫大學(xué)天體物理學(xué)家彼得·科勒斯的博客上發(fā)表評(píng)論稱，美國宇航局的錢德拉X射線望遠(yuǎn)鏡也加入到這一行列。根據(jù)錢德拉望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)站上的公開記錄，8月19日曾進(jìn)行一次觀測(cè)。當(dāng)時(shí)，這架望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)NGC 4993星系的天體坐標(biāo)，觀測(cè)所謂的SGRB170817A事件，即2017年8月17日的短時(shí)標(biāo)伽馬暴。公開記錄中最引人注目的地方就是所謂的“觸發(fā)準(zhǔn)則”，解釋了NGC 4993為何能夠力壓計(jì)劃內(nèi)的其它觀測(cè)對(duì)象，獲得錢德拉望遠(yuǎn)鏡的“恩寵”。記錄稱：“LIGO和VIRGO都探測(cè)到引力波源頭。”從其它大型天文觀測(cè)設(shè)施的公開記錄中獲取的信息顯示，它們也在8月18日和19日對(duì)NGC 4993進(jìn)行了觀測(cè)，其中包括歐洲南方天文臺(tái)的甚大望遠(yuǎn)鏡陣列以及智利的阿塔卡瑪大型毫米波/亞毫米波陣列。 中子星合并能夠提供哪些信息？黑洞合并產(chǎn)生的引力波信號(hào)較為短暫，通常只持續(xù)1秒鐘，甚至更短。中子星合并產(chǎn)生的信號(hào)可持續(xù)1分鐘，因?yàn)橹凶有堑馁|(zhì)量不及黑洞，放射的引力波強(qiáng)度較弱，需要更長時(shí)間旋近。并合事件持續(xù)時(shí)間越長，科學(xué)家越能準(zhǔn)確驗(yàn)證愛因斯坦的廣義相對(duì)論——預(yù)言引力波存在——同時(shí)還可以獲取中子星起源的更多線索。發(fā)現(xiàn)短時(shí)標(biāo)伽馬暴進(jìn)行觀測(cè)同樣具有重要意義，這不僅因?yàn)樗c引力波有關(guān)，同時(shí)還能驗(yàn)證擁有幾十年歷史的天體物理學(xué)理論，即短時(shí)標(biāo)伽馬暴與中子星碰撞有關(guān)。美國宇航局戈達(dá)德太空飛行中心的天體物理學(xué)家埃莉奧諾拉·特羅亞表示：“只有引力波能夠?yàn)槲覀兲峁┐_鑿證據(jù)。”短時(shí)標(biāo)伽馬暴本身就是一項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)。迄今為止觀測(cè)到的絕大多數(shù)伽馬暴都在距地球幾十億光年的遙遠(yuǎn)宇宙。賓夕法尼亞州立大學(xué)天體物理學(xué)家德萊克·福克斯表示，NGC 4993距地球4000萬光年，可能是目前發(fā)現(xiàn)的距地球最近的短時(shí)標(biāo)伽馬暴源頭。碰撞時(shí)以及撞擊后瞬間的引力波細(xì)節(jié)能夠揭示中子星的結(jié)構(gòu)，同時(shí)幫助科學(xué)家確定合并產(chǎn)物——再度成為中子星，還是變成一個(gè)新黑洞？對(duì)于中子星的結(jié)構(gòu)，科學(xué)家知之甚少。 何時(shí)公布結(jié)果？據(jù)LIGO天文臺(tái)發(fā)言人、麻省理工學(xué)院物理學(xué)家大衛(wèi)·舒梅克透露，LIGO和Virgo天文臺(tái)將于8月25日結(jié)束數(shù)據(jù)收集工作。在此之后，研究人員將公布最新進(jìn)展。他們會(huì)發(fā)一條短消息，宣布LIGO是否發(fā)現(xiàn)需要進(jìn)一步分析的潛在“候選事件”。他說：“我們需要時(shí)間對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以確保擁有足夠信心對(duì)外公布研究結(jié)果。” 中子星合并模擬圖，白線為磁場線。 文章由企鵝科學(xué)和科普中國聯(lián)合推出 轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來自“科普中國”