新的引力波是什么？新的引力波堪称宇宙级盲人摸象

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。

各大天文台要一起发布引力波新发现

南京紫金山天文台：北京时间明晚10点，将会与LIGO联合发布重大消息。

欧洲南方天文台：北京时间明晚10点，将会发布重大消息。

清华大学 LIGO 工作组：北京时间下周二上午，将会发布重大消息。

澳大利亚 OzGrav 团队：北京时间下周二上午，将会发布重大消息。

这两天，南京紫金山天文台、欧洲南方天文台、清华大学LIGO工作组，澳大利亚OzGrav团队……全世界数十家天文机构相继宣布，准备同时——北京时间10月16日22时(美国东部时间10月16日10时)发布重大消息。发布会的邀请甚至用到了“前所未有”(Unprecedented)这样的描述。

是什么重大消息引爆了整个天文圈?!引力波探测中的新发现和细节!

导读：新的引力波是什么 堪称宇宙级盲人摸象(二),这次的引力波从哪儿来2015年9月14日，美国激光干涉引力波天文台(LIGO)科学家们首次探测到了引力波，并于2016年2月11日发布，这是物理和天文学的一个里程碑，它证实了爱因斯坦1915年发表的广义相对论中的一个重大预测，标志着引力波天文学领域的开始。(科学家宣布发现

这次的引力波从哪儿来

2015年9月14日，美国激光干涉引力波天文台(LIGO)科学家们首次探测到了引力波，并于2016年2月11日发布，这是物理和天文学的一个里程碑，它证实了爱因斯坦1915年发表的广义相对论中的一个重大预测，标志着引力波天文学领域的开始。

(科学家宣布发现引力波)

2015年9月14日北京时间17:50:45分，激光干涉引力波观测平台的两个探测器同时观测到一个引力波瞬时事件，来自两个分别为29倍太阳质量与36倍太阳质量的黑洞，合并成一个62倍太阳质量的黑洞，并损失了3个太阳质量，称为GW150914，距离我们约为 13亿光年。

这个事件与爱因斯坦广义相对论预言的一对互相旋转的黑洞并合成一个黑洞的计算相符合。类似事件的误报率为203000出现一次。是人类首次证实存在恒星级双黑洞系统，是人类首次直接探测到引力波。

从那时起，人类已经捕捉到了三起引力波事件，都是双黑洞并合，最近的一次引力波事件是由LIGO和欧洲室女座天文台(VIRGO)同时探测到。

当前的引力波探测器能够探测到的引力波有以下几类来源：

黑洞-黑洞并合，超新星不对称爆发，黑洞-中子星并合，或者，中子星-中子星并合。黑洞-黑洞并合几乎不可能有光学对应物，排除。超新星不对称爆发只有发生在银河系内部才可以被观测到，排除。因此，只剩下两种可能性：黑洞-中子星并合，或者，中子星-中子星并合。

2017年8月18日上午，德州大学奥斯汀分校的著名天文学家J. C. Wheeler 发了一条推特，声称LIGO发现了新的引力波源，这个源伴随着一个光学对应物。

随后，华盛顿大学西雅图分校的天文学家Peter Yoachim也发了两条推特，说天文学家在距离我们约1亿光年的NGC 4993星系发现了引力波及其光学对应物，它们由两个中子星并合后发出。

8月25日，Nature 新闻在它“传谣”的页面上追加了更新：

我们在LIGO和Virgo数据中初步指认出一些非常有希望的引力波事件候选体，并且和天文观测合作伙伴们共享了已知信息。我们在奋力工作，来确保这些候选体是确凿的引力波事件，但我们需要时间来评估置信度，在那之后我们才能把结果向科学界及社会大众公布。我们会在有消息后尽快让各位知晓。

即使忽略Yoachim所说的“由两个中子星并合”这条信息，仅根据“引力波”、“光学对应物”、“1亿光年以外(银河系之外)”，我们就可以先用排除法来确定传言的引力波的来源了，也就是人类探测到了来自中子星-中子星并合或者黑洞-中子星并合产生的引力波。分析会给出双星的质量，从而判断出到底是哪一种。

天文界的又一波狂欢

黑洞并合几乎只能是引力波，没有电磁波会发射出来，不会伴随其他现象。黑洞-中子星并合，或是中子星-中子星并合，会以电磁波的形式释放出巨大的能量，都会产生极其丰富的天文现象，所以，可以在传统的电磁波望远镜中探测到这起事件及之后的余辉。一旦发生双中子星并合，除了LIGO和VIRGO，更多的天文学家也能用手头有的电磁波望远镜来跟进观测引力波事件了，这必将引发一轮观测的狂潮与狂欢。

在被发布会新闻刷屏出现之前，我们来预测一下，Wheeler与Yoachim提到的“光学对应物”到底是什么?为什么可以根据引力波与其光学对应物推测出这是与中子星有关的并合爆发事件?为什么说这个发现是天文学的一个新纪元?

中子星几乎完全由中子构成，比普通物质致密得多。它们的半径虽然只有大约10千米，但却可以比太阳还重一些。典型的中子星质量大约是太阳的1.4倍，最大质量大约有2到3个太阳的质量(精确数值至今尚未确定)。

如果一个双星系统由中子星-中子星，或者黑洞-中子星构成，它们会绕着共同的中心旋转。根据爱因斯坦的相对论，旋转的过程会不断辐射出引力波，导致系统能量降低，轨道缩小。经过大约几亿年，双星系统撞在一起，释放出猛烈的引力波。

后来的更仔细研究认为，地球以及宇宙中其他地方的金、银、铀等重金属大多是黑洞-中子星并合以及中子星-中子星并合抛出的碎块中形成的。据估计，中子星的一次碰撞，抛出的碎块中形成的黄金足有300个地球那么重。也就是说，你的金戒指或者金项链里面，大部分黄金是至少几十亿年前中子星与中子星或黑洞碰撞后的碎块里产生的。这些碎片被撒入广袤无垠的太空中，其中的一部分与其他大量物质在46亿年前凝成了我们的地球。

这些碎块内部则形成的大量放射性元素发生衰变与裂变，释放出大量的伽玛射线和高能电子，将整团物质加热到上万度，发出大量光芒。科学家称这些碎块为“千新星(kilonovae)”。这些千新星亮度大约是太阳亮度的几千万倍。

Wheeler和 Yoachim 提到的“引力波的光学对应物”指的是“千新星”。

早在引力波探测器有能力探测引力波之前，就有许多学者提出，将来的引力波探测器一旦探测到涉及中子星的并合事件，光学望远镜就可以探测到伴随的“千新星”，并利用千新星的精确定位来确定引力波发生的精确位置。

天文学家Peter Yoachim在推特里说，这次发现引力波的NGC 4993星系距离我们1.3亿光年，这个距离，确实是足够让天文学家同时观测到这两类现象的。

同时发现了引力波与光学对应体(千新星)只是天文界如此激动的原因之一。天文学家激动的另一个原因是，黑洞/中子星-中子星并合还会产生其他多类现象。根据现有的理论，黑洞/中子星-中子星并合之后，大部分物质直接融入新的中心天体(基本上为黑洞)之中，但有一小部分物质被抛出。

这些被抛出的物质又有两种命运。其中一部分逃逸到太空，成为千新星。这些物质在运动过程中，与星际介质相互作用，会加速星际介质中的电子，发出射电辐射。

另一部分物质在黑洞周围形成一个盘或者环，落入中心，构成一个“黑洞-吸积盘”系统。这个系统会在黑洞的旋转轴方向形成喷泉一样的“喷流”，喷流内部形成伽玛射线暴(伽玛暴)，持续时间一般不超过2秒(短伽玛暴)。喷流继续在太空中前进，与星际介质相互作用，产生X射线、光学、射电等多波段辐射，这就是伽玛暴的余辉。

因此，黑洞/中子星-中子星并合，理论上至少产生五类现象：引力波、千新星、千新星扫除物质发出的射电辐射、短伽玛暴，和短伽玛暴的余辉。

伴随一个光学对应物的引力波应该确实被发现了，二者来自中子星-中子星并合或者黑洞-中子星并合。无论是哪一种，都一样重要，都将是天文学的一个伟大里程碑，天文学的下一个盛宴与狂欢也才刚刚开始。