首个双中子星并合引力波事件被发现
16/10/2017
北京时间10月16日22点，美国国家科学基金会召开新闻发布会，宣布激光干涉引力波天文台（LIGO）和室女座引力波天文台（Virgo）于2017年8月17日首次发现双中子星并合引力波事件，国际引力波电磁对应体观测联盟发现该引力波事件的电磁对应体。
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| AST3-2在8月18日观测窗口期内引力波光学信号 （红色方框內） |
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| 第二台南极巡天望远镜AST3-2（南极天文中心供图） |
今年8月17日，LIGO和Virgo共同探测到的引力波事件GW 170817，是人类首次直接探测到由两颗中子星并合产生的引力波事件。随后的几秒之内，美国宇航局Fermi伽马射线卫星和欧洲INTEGRAL卫星都探测到了一个极弱的短时标伽马暴GRB 170817A。全球有几十台天文设备对GW 170817开展了后随观测，确定这次的引力波事件发生在距离地球1.3亿光年之外的编号为NGC 4993的星系中。
“本次发现的引力波事件跟以往发现的双黑洞并合不同，它由两颗中子星并合产生。理论预言双中子星并合不仅能产生引力波，而且能产生电磁波，即引力波电磁对应体。”中科院高能所“百人计划”项目研究员熊少林说，“这是人类第一次同时探测到引力波及其电磁对应体，是引力波天文学的极为重要的里程碑，在天文学以及物理学发展史上具有划时代的意义，正式开启了多信使引力波天文学时代。”
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| 首个双中子星并合引力波狀況 |
“慧眼”成功监测到爆发天区
我国第一颗空间硬X射线调制望远镜“慧眼”在引力波事件发生时成功监测了引力波源所在的天区，对其伽马射线电磁对应体（简称引力波闪）在高能区的辐射性质给出了严格的限制，为全面理解该引力波事件和引力波闪的物理机制做出了重要贡献，相关探测结果发表在报告此次历史性发现的研究论文中。
因为该引力波事件具有极为重要的意义，天文学家使用了大量的地面和空间望远镜进行观测，形成了一场天文学历史上罕见的全球规模的联合观测。然而，引力波事件发生时仅有4台X射线和伽马射线望远镜成功监测到爆发天区，中国的“慧眼”望远镜便是其中之一。
在这些望远镜中，“慧眼”在0.2~5百万电子伏特（MeV）能区的探测接收面积最大、时间分辨率最好，因此对引力波闪（一个编号为GRB170817A的伽马射线暴）的MeV能区的伽马射线辐射的探测能力最强。
“此前人们普遍预计，像本次事件这样近距离的双中子星并合产生的引力波闪将极为明亮，但本次引力波闪却出乎意料的暗弱，特别是在MeV能区的辐射十分微弱，导致没有望远镜（包括‘慧眼’在内）在这个能区探测到引力波闪。”熊少林告诉《中国科学报》记者，“但‘慧眼’凭借强大的探测性能，对该引力波闪在MeV能区的辐射性质给出了严格的上限。”
鉴于“慧眼”观测限制的重要性，中国不仅以合作组形式加入了报告本次历史性发现的论文，在论文的正文部分报告了观测结果。此外，“慧眼”的详细分析结果以独立论文的形式已于10月16日同步发表在《中国科学：物理学力学天文学》杂志英文版的网页版。
值得注意的是，“慧眼”本来的设计目标是探测黑洞和中子星等银河系内的X射线天体，研究极端引力场条件下的物理规律。项目组通过对“慧眼”辅助探测器的创新性使用，获得了额外的探测伽马暴及引力波电磁对应体的能力，使其成为国际上正在运行的最重要的伽马射线暴监测设备之一，大大扩展了望远镜的科学产出。
科研人员还透露，在“慧眼”望远镜的技术基础之上，中科院高能物理所还提出了专门探测引力波闪的引力波高能电磁对应体全天监测器项目，并将其命名为“闪电”。“闪电”采用针对性优化设计，不仅能够同时监测全天随机爆发的引力波闪，而且具有更低的探测阈值、更高的监测灵敏度以及更好的定位能力，对引力波闪的综合探测性能远超现有望远镜。目前，“闪电”的关键技术攻关以及方案设计的大部分工作已经完成。如果立即立项，可以在2020年前发射升空，从而赶上与最佳灵敏度的LIGO和Virgo等引力波探测器进行联合观测，获得最大的科学产出，使我国在引力波电磁对应体的探测研究上达到国际领先水平。
“慧眼”望远镜由国家国防科技工业局和中科院联合资助建造，于2017年6月15日从酒泉卫星发射中心发射升空，开始为期5个月的试运行。参与本次引力波事件观测时，慧眼望远镜刚刚试运行2个月。试运行结束后“慧眼”，将开始正式科学观测，同时继续监测研究引力波闪。
南极巡天望远镜获得重要数据
与美国国家科学基金会召开新闻发布会的同一时间，中国期刊《科学通报》英文版通过国际合作方爱思唯尔的全球发布平台，同步发布由紫金山天文台联合中外各个合作单位的最新观测结果，相关研究论文于当晚22时上线。
南极天文研究中心主任、中国科学院紫金山天文台研究员王力帆介绍，自北京时间2017年8月18日21:10起，即距离引力波事件发生24小时后，中国南极巡天望远镜AST3合作团队利用正在中国南极昆仑站运行的第2台望远镜AST3-2，对引力波事件GW 170817开展了有效的观测，此次观测持续到8月28日，期间获得了大量的重要数据，并探测到此次引力波事件的光学信号。这些数据揭示了此次双中子星并合抛射出约1%太阳质量（超过3000 个地球质量）的物质，这些物质以0.3倍的光速被抛到星际空间，抛射过程中部分物质核合成，形成比铁还重的元素。因此，这次引力波的发现，证实了双中子星并合事件是宇宙中大部分超重元素（金、银）的起源地。
AST3-2是我国在昆仑站安装的第二台南极巡天望远镜。其有效通光口径50厘米，是南极现有最大的光学望远镜，并且完全实现了极端环境下的无人值守全自动观测。目前，AST3-2主要进行超新星巡天、系外行星搜寻、引力波光学对应体探测等天文研究。
中国南极天文中心是由中科院紫金山天文台、中科院南京天文光学技术研究所、国家海洋局中国极地研究中心、中科院国家天文台发起和共建的研究机构，2006年12月25日在紫金山天文台正式宣告成立，如今已经成为推进我国南极天文学研究和国际合作与交流的平台。
人类首次观测到中子星并合
16/10/2017
科学家们宣布首次直接探测到中子星并合产生的引力波及其伴随的电磁信号。此次并合产生时空扰动，还将重金属原子送入太空。
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| 人类首次观测到中子星并合 |
天文学家进入了一个新时代，他们首次将引力波与光的观测结合在一起。他们记录了一个遥远星系中的两个中子星之间的灾难性碰撞——这一并合不仅让宇宙产生涟漪，还推动新产生的黄金、铀以及其他重金属原子进入太空。
周一，兴奋的科学家们在世界各地的记者会上宣布了此次发现。其中一位、贝尔法斯特女王大学(Queen’s University Belfast)教授斯蒂芬•斯玛特(Stephen Smartt)表示：“这开启了物理学和天文学的新黎明。此前我们只是刚开始探测到引力波，现在我们使用望远镜探测到引发引力波的物体发出的光线：两个中子星的并合。我们之前预计到了这种现象，但从来没有看到。”
中子星是巨大恒星崩溃后的核心，它们是已知密度最高的物质形式。每个中子星的直径只有10公里左右，但质量超过太阳。换个说法，一茶匙的中子星将重达10亿吨。
当1.3亿光年以外的中子星并合产生的引力波在8月17日抵达地球的时候，这些微小的时空扰动被美国新设立的激光干涉引力波天文台(LIGO)以及欧洲在意大利建立的室女座引力波天文台(Virgo)探测到。自2015年以来最初探测到的4个引力波全都来自大型黑洞并合，没有释放出任何可见光辐射。
此次的第五个引力波看起来完全不同，它符合中子星并合的理论预测。它持续了100秒，远远超过前四次探测的时间，反映出两个中子星在最后时刻的死亡螺旋，接着是一个被称为千倍新星(kilonova)的大爆发——天文学家此前从未观测到这个现象。
引力波团队立即通知了世界各地的天文学家们。地面和太空中的逾70个观测设施随后探测到了此次并合产生的光线——并合发生在此前鲜为人知的长蛇星座的NGC 4993星系。这些不同波长的电磁辐射包括具有超级能量的伽马射线暴、可见光的紫外线，以及无线电波。
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| 慧眼望远镜示意图 |
人类首次发现双中子星并合引力波 中国贡献突出
2017年10月16日
北京时间2017年10月16日22点，美国国家科学基金会召开新闻发布会，宣布激光干涉引力波天文台（LIGO）和室女座引力波天文台（Virgo）于2017年8月17日首次发现双中子星并合引力波事件，国际引力波电磁对应体观测联盟发现该引力波事件的电磁对应体。记者从中国科学院高能物理所获悉，我国第一颗空间X射线天文卫星——慧眼HXMT望远镜（以下简称“慧眼”望远镜）对此次引力波事件发生进行了成功监测，为全面理解该引力波事件和引力波闪的物理机制做出了重要贡献，不仅以合作组形式加入了报告本次历史性发现的论文（即发现论文），而且在论文的正文部分报告了观测结果。该论文于10月16日正式发表。
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| 引力波示意图 |
我国第一颗空间X射线天文卫星——慧眼HXMT望远镜，于2017年6月15日在酒泉卫星发射中心采用长征四号乙运载火箭发射。
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| 慧眼HXMT望远镜卫星 |
据中科院高能物理研究所熊少林研究员介绍：“‘慧眼’望远镜在引力波事件发生时成功监测了引力波源所在的天区，对其伽马射线电磁对应体（简称引力波闪）在高能区（MeV，百万电子伏特）的辐射性质给出了严格的限制，相关探测结果发表在报告此次历史性发现的研究论文中。”
引力波是1916年爱因斯坦建立广义相对论后的预言。极端天体物理过程中引力场急剧变化，产生时空扰动并向外传播，人们形象地称之为“时空涟漪”。自从2015年9月14日LIGO首先发现双黑洞并合产生的引力波事件以来，已经探测到4例引力波事件，包括这次宣布的LIGO和Virgo联合探测的双中子星并合引力波事件。
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| LIGO实验室 资料图 |
引力波的直接探测刚刚获得了2017年度诺贝尔物理学奖。探测引力波电磁对应体对研究引力波事件、宇宙学以及基础物理具有不可替代的决定性作用，因此，人们普遍认为引力波研究的下一个里程碑是发现引力波事件产生的电磁辐射。
中国科学技术大学物理学院教授蔡一夫说：“简单说，引力波电磁对应体是指来自同一个天体现象伴随着引力波同时产生的电磁信号。”
熊少林说：“本次发现的引力波事件跟以往发现的双黑洞并合不同，它由两颗中子星并合产生。理论预言双中子星并合不仅能产生引力波，而且能产生电磁波，即引力波电磁对应体，因此本次探测到引力波以及电磁对应体是天文学家期待已久的重大发现，在天文学以及物理学发展史上具有划时代的意义，正式开启了多信使引力波天文学时代。”
因为此次引力波事件具有极为重要的意义，天文学家使用了大量的地面和空间望远镜进行观测，形成了一场天文学历史上极为罕见的全球规模的联合观测。然而，引力波事件发生时仅有4台X射线和伽马射线望远镜成功监测到爆发天区，中国的“慧眼”望远镜便是其中之一。
中子星并合是什么？一次甩出重达300个地球的黄金
2017年10月17日
北京时间10月16日22时，全球各大天文台一起刷屏。被“重磅预警”吊足了胃口的读者，发现并不是找到了外星人的存在，而是“双中子星并合产生的引力波，及其光学对应体”。中子星是什么？引力波是什么？光学对应体又是什么？最重要的是，这和日常生活有什么关系？
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| 在位于南京市的中科院紫金山天文合举行的新闻发布会现场，中科院紫金山天文合工作人员展示2017年8月18日南极巡天望远镜 |
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| 双中子星并合过程示意图 2017-10-18 |
如果一定要说和我们的日常生活最紧密的联系——那就是，科学家们这次证实了，中子星并合，是宇宙中比铁还重的元素的起源，比如我们熟悉的金子。换句话说，中子星并合，是宇宙的大型炼金炉！
宇宙中的金子，从何而来？
长久以来，科学家们都无法确定宇宙中的金、铂、铀等重元素从何而来。
宇宙早期只有氢、氦等氢元素，一颗恒星的命运就从这里开始。在恒星随后的演化过程中，随着核聚变反应，质子数更高的重元素得以生成。然而，宇宙天然的核聚变，最重只能产生到包含26个质子的铁元素。这是因为，铁元素的核子结合能到达了一个顶峰，把其中的质子和中子拆开，需要极高的能量，恒心内部这个“炼金炉”，并不能满足。
科学家们一度认为，恒星寿命末期的超新星爆炸，足够提供这种能量。然而，这个假设逐渐被后续的发现击破。
宇宙需要一个更大、更热的炼金炉。
在过去几年间，天文物理学家们开始形成主流认识：中子星并合是最有说服力的机制。
中子星的密度有多大？一茶匙重达10亿吨
当一个恒星走向寿命尽头，经由引力坍缩发生超新星爆炸，根据质量的不同，内核可能被压缩成白矮星、中子星或黑洞。中子星几乎完全由中子构成，是目前已知的最小、致密的恒星。中子和质子一样，都是组成原子的粒子，但呈电中性，比质子略大。
中子星的半径普遍在10公里左右，质量却可超过两个太阳。一茶匙中子星物质就重达10亿吨。
1933年，人类发现了中子。次年，美国物理学家沃尔特·巴德（Walter Baade）和瑞士弗里茨·兹威基（Fritz Zwicky）提出了中子星的假设。
1967年，24岁的剑桥大学女研究生乔斯林·贝尔（Bell）从射电望远镜中发现了一些有规律的脉冲信号。这类新的天体后来被命名为脉冲星，其实，它们本质上是高速旋转的中子星，在旋转过程中周期性地发射出电磁波。
中国贵州“天眼”射电望远镜近日成功捕获到了脉冲星信号，标志着中国进入脉冲星观测俱乐部。
两颗中子星围绕共同的中心旋转，就构成了一个双中子星系统。它们在旋转过程中会不断释放引力波，导致系统的能量降低，轨道缩小，并最终撞在一起，发生并合。科学家们现在还不确定并合后的形态，很可能是一个黑洞。
并合：电光石火，金银迸溅
超铁元素就诞生在此时。双中子星并合过程中，不断甩出一些中子星碎块——大部分是中子，少数是质子。
在碰撞发生的一秒钟内，这些中子星碎块扩散到数十公里开外，形成一团与太阳密度相当的云。在这个“炼金炉”中，中子和质子们互相俘获，形成大量富含中子的不稳定的同位素。中子会迅速衰变为质子，形成金等重元素。
据估计，中子星的一次碰撞，能够形成足有300个地球那么重的黄金。这些 “宇宙焰火”的余烬，被撒入广袤无垠的宇宙，其中一部分在46亿年前与地球凝为一体。它们又被开采锻铸，成为人类手中的金币，项上的首饰……
这次为中子星并合形成重元素提供重要佐证的，就是并合后的光点颜色由蓝变红，与理论模型预测相吻合。
“宇宙焰火”的余晖
这个越来越红的光点，就来自“光学对应体”：Li-Paczynski macronova（巨新星）。
该现象由1998年首次预言的中国天文学家、北京大学教授李立新及其已故的合作者Bodhan Paczynski命名。
2010年，普林斯顿大学的Metzger与合作者发现该现象的亮度能达到新星的1000倍左右，因而也被称为“千新星”。
除了可见光和红外线外，中子星并合时形成的吸积盘会在旋转轴处形成伽马短暴，该信号在引力波到达地球2秒钟之后也被观测到。在其后数周内，这场大并合仍会继续发出其他频段的光，包括X射线、紫外线、可见光、红外线以及射电波等，是“宇宙焰火”漫长的余晖。
回到事件的开头。在这场“炼金”的“宇宙焰火”中，引力波扮演了怎样的角色呢？
原来，前面提到的可见光、红外线、紫外线、X射线、伽玛射线等，都是电磁波，是由光子承载的光学信号。长期以来，这几乎是科学家们用于感知宇宙的唯一一扇窗口。
而引力波是由质量引发的时空扭曲，被人形象地比喻为“时空的涟漪”。当我们想象一件有质量的物体落入水面，就会产生一系列振动传播看来。我们的宇宙也如水面一般，整体平静，暗流汹涌，质量的扰动会触发引力波，散播开来。中子星并合事件，就能产生较为强烈的引力波。
引力波是爱因斯坦广义相对论中的重要推论，然而，因宇宙中传到地球的引力波过于微弱，爱因斯坦本人也想不到探测的方法。这个“时空的涟漪”，最终在2015年由LIGO团队实现。
LIGO过去4次探测到的引力波，均由黑洞触发。黑洞吸收光线，可谓“听到看不着”。这次，LIGO在识别出比黑洞质量小得多的天体——中子星触发的引力波信号后，全球70多架望远镜纷纷指向1.3亿光年外的NGC 4993星系，观看“焰火”。
从此，人类对浩瀚宇宙的感知方式，从单纯的“看”之外，又增添了一种，可相互印证。科学家们称之为，“多信使天文学”时代。
天文望远镜首次捕捉到引力波之光 震撼夺目
2017年10月18日
中新网10月18日电 北京时间16日晚10点，多国科学家宣布探测到中子星引力波事件，引发广泛关注。此次引力波探测的一大特点是不仅能“听到”，还能“看到”。欧洲南方天文台（ESO）16日就在网站发布了用天文望远镜“看到”的引力波之光。
ESO的望远镜首次探测到引力波对应的光学信号，并在网站上公布了捕捉到的引力波之光画面。
画面中的引力波之光，中心如巨型钻石一般璀璨夺目，钻石周围形成泛着紫色和蓝色的光圈，一束光线如利剑一般从钻石中心穿过，带给人极为震撼的视觉效果。
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