LIGO天文臺首次同時觀察到引力波和相同宇宙源kilonova產(chǎn)生的光
首次被發(fā)現(xiàn)的kilonova；圖片由VLT拍攝
天文學家首次在世界各地的天文臺觀測到來自單個相同源點的的引力波和電磁波，該源是兩顆中子星相互吞噬的結果，并導致了天文學家首次觀察到的kilonova爆炸。
位于美國的雙激光干涉儀觀測站（激光干涉引力波天文臺，簡稱LIGO）于8月17日偵測到有史以來最大（同時也是最長，有100秒）的引力波信號，這次事件隨后揭開了全球合作的序幕。
超過七十個目睹了此次事件的望眼鏡隨后朝向空中位于引力波信號最初出現(xiàn)的地方，并在電磁波譜中探測到一系列相關的光信號，從伽馬射線爆發(fā)（gamma-ray burst）和光紅外圖像（optical-infrared images）到延遲射頻和X射線對應體（X-ray counterparts）。
黃金雙子星
史無前例的科學成果證實了天體物理學的一些最根本的方面，而又同時開啟了能對伽馬射線爆發(fā)、中子星、放射性元素的形成有更多、更好的理解的途徑。
兩顆中子星的巨大碰撞也通過光譜的方式被科學家觀察到，科學家通過光譜確認了重量十倍于地球上黃金和鉑金的形成。
在NASA、LIGO和ESO(歐洲南方天文臺)的聯(lián)合發(fā)表的聲明中，ESO局長Xavier Barcons表示此次發(fā)現(xiàn)絕對是“真正最具有突破性的發(fā)現(xiàn)”。
此次科學團隊里的一名帶頭的科學家、來自貝爾法斯特女王大學Stephen Smartt在ESO的記者發(fā)布會上就本次科學發(fā)現(xiàn)公開表示“最新的引力波信號的兩個方面與過去LIGO探測到的四次相互矛盾，而這一切都跟黑洞碰撞有關”。
一方面是信號的長度，它持續(xù)了超過60秒，而之前四次引力波卻只持續(xù)了不到1秒。另一方面就是NASA的兩顆衛(wèi)星檢測到伽馬射線爆發(fā)的信號之比引力波信號晚了兩秒，而且是從大約相同的位置傳播過來的。
“天文學家們十分興奮，”Smartt說道。因為近乎同時產(chǎn)生的引力波信號和伽馬射線爆發(fā)信號說明這次并非黑洞吞噬，而很有可能是中子星碰撞的結果。“這給了我們直接搜索能夠準確從天空中找到引力波位置的光和紅外線對應體。”
一小時內Kilonova“閃光”被發(fā)現(xiàn)
Smartt解釋道引力波信號來自南半球，意味著ESO在智利的大型望遠鏡套組本該輕易地搜索到任何“路過”的跟引力波和伽馬射線爆發(fā)事件相關的光學信號。可是，信號出現(xiàn)的時候智利是白天，這意味著沒有一個望遠鏡能即刻觀察到任何東西。但是Smartt補充到，當帕拉納爾夜幕降臨的時候，LIGO和Virgo已經(jīng)合作改善了引力波信號的定位，由此在一定程度上搜索電磁對應體變得可行。
在智利的幾個望遠鏡開始繪制出關鍵性的區(qū)域，該區(qū)域目前相當于一個跟100個滿月一樣的天空。 一些望遠鏡映射出整個區(qū)域，而其他望遠鏡則集中在望著當?shù)匾箍罩凶铋W亮的銀河系。
Smartt表示，在觀測的一個小時內，七顆望遠鏡在該星系中看到了一個“新的光源”，放大望眼鏡以顯示在九頭蛇星群中NGC4993星系中的明亮物體。 “這個物體是引力波源的第一個光學和近紅外對應體，這是8月17日發(fā)生的的引力波以及伽馬射線爆發(fā)的來源。”
天文學家對此非常肯定，因為該物體同時出現(xiàn)在LIGO和Virgo當?shù)氐纳峡眨?/span>并且位于與LIGO的信號分析建議的完全相同的距離 一一 大約在1.3億光年外。
這個科學家一直以來已經(jīng)觀察了上千次的星系之前從來沒有出現(xiàn)過任何kilonova點光源。在接下來的幾周里，ESO的望遠鏡每天晚上都觀察到同樣的物體。 “這可能是我們見過的天空中最不尋常的閃光，”Smartt說。 在觀察的前24小時內，物體呈現(xiàn)出明亮的藍色，在褪色之前迅速變紅，這標志著“史無前例”的事件將要來到。
“我們一直都能發(fā)現(xiàn)超新星，”Smartt說道。“在宇宙中每一秒都有一顆超新星誕生，而這看起來并不像我們臨近宇宙中所發(fā)現(xiàn)的超新星。”
“這種物體當前被稱為‘kilonova’, 并且這是首個被發(fā)現(xiàn)的此類物體。”
幾十年來的謎團終于解開
在兩周內的快速衰竭也被認為是幾乎完全為匹配中子星合并而建立的模型，基于此的其中一個預測是由于碰撞而產(chǎn)生了大量的重元素，包括放射性元素，而哈勃空間望遠鏡和ESO的超大型望遠鏡（VLT）所發(fā)現(xiàn)的“閃光”的光譜分析已經(jīng)證實了大量存在的黃金和白金等等。
哈勃影像：Kilonova在一周里逐漸暗淡
美國國家科學基金會（NSF）指出：“這些觀察結果揭示了最近合成材料（包括黃金和鉑金）的特征，這就解釋了為何產(chǎn)生中子星碰撞產(chǎn)生的元素大約有一半重量超過鐵，因此解決了這個幾十年來的謎團。” NSF對LIGO的投資建設是其歷史對上單個科學項目中最大的。
其他ESO科學家將這一發(fā)現(xiàn)預示為“歷史性的”，Stefano Covino說：“我們迄今為止的數(shù)據(jù)與理論非常接近。 對于理論家來說，這無疑是一個勝利，是LIGO-Virgo發(fā)現(xiàn)引力波的事件是絕對真實的證明，也是ESO在kilonova上收集了這樣一個龐大得嚇人的數(shù)據(jù)集的成就。
“ESO的強大優(yōu)勢來源于它類別豐富的望遠鏡和儀器使ESO可以立即應對一些又大又復雜的天體目標，”Andrew Levan補充到。
NSF會長France A. Córdova同樣對結果表示歡呼，并說道：“這次發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)了我們長期已久的目標，那就是能夠同時用傳統(tǒng)方式和引力波天文臺同時觀測稀有的宇宙事件。”
“只有通過NSF四十年來地引力波天文臺的資助，再加上能夠觀察從無線電到伽馬射線波長的望遠鏡，我們才能夠增加探測新的宇宙現(xiàn)象的機會以及能拼湊出一片新的關于中子星死亡過程的物理論文。”
翻譯：Nick
Source: Optics.org
首次被發(fā)現(xiàn)的kilonova；圖片由VLT拍攝
天文學家首次在世界各地的天文臺觀測到來自單個相同源點的的引力波和電磁波，該源是兩顆中子星相互吞噬的結果，并導致了天文學家首次觀察到的kilonova爆炸。
位于美國的雙激光干涉儀觀測站（激光干涉引力波天文臺，簡稱LIGO）于8月17日偵測到有史以來最大（同時也是最長，有100秒）的引力波信號，這次事件隨后揭開了全球合作的序幕。
超過七十個目睹了此次事件的望眼鏡隨后朝向空中位于引力波信號最初出現(xiàn)的地方，并在電磁波譜中探測到一系列相關的光信號，從伽馬射線爆發(fā)（gamma-ray burst）和光紅外圖像（optical-infrared images）到延遲射頻和X射線對應體（X-ray counterparts）。
黃金雙子星
史無前例的科學成果證實了天體物理學的一些最根本的方面，而又同時開啟了能對伽馬射線爆發(fā)、中子星、放射性元素的形成有更多、更好的理解的途徑。
兩顆中子星的巨大碰撞也通過光譜的方式被科學家觀察到，科學家通過光譜確認了重量十倍于地球上黃金和鉑金的形成。
在NASA、LIGO和ESO(歐洲南方天文臺)的聯(lián)合發(fā)表的聲明中，ESO局長Xavier Barcons表示此次發(fā)現(xiàn)絕對是“真正最具有突破性的發(fā)現(xiàn)”。
此次科學團隊里的一名帶頭的科學家、來自貝爾法斯特女王大學Stephen Smartt在ESO的記者發(fā)布會上就本次科學發(fā)現(xiàn)公開表示“最新的引力波信號的兩個方面與過去LIGO探測到的四次相互矛盾，而這一切都跟黑洞碰撞有關”。
一方面是信號的長度，它持續(xù)了超過60秒，而之前四次引力波卻只持續(xù)了不到1秒。另一方面就是NASA的兩顆衛(wèi)星檢測到伽馬射線爆發(fā)的信號之比引力波信號晚了兩秒，而且是從大約相同的位置傳播過來的。
“天文學家們十分興奮，”Smartt說道。因為近乎同時產(chǎn)生的引力波信號和伽馬射線爆發(fā)信號說明這次并非黑洞吞噬，而很有可能是中子星碰撞的結果。“這給了我們直接搜索能夠準確從天空中找到引力波位置的光和紅外線對應體。”
一小時內Kilonova“閃光”被發(fā)現(xiàn)
Smartt解釋道引力波信號來自南半球，意味著ESO在智利的大型望遠鏡套組本該輕易地搜索到任何“路過”的跟引力波和伽馬射線爆發(fā)事件相關的光學信號。可是，信號出現(xiàn)的時候智利是白天，這意味著沒有一個望遠鏡能即刻觀察到任何東西。但是Smartt補充到，當帕拉納爾夜幕降臨的時候，LIGO和Virgo已經(jīng)合作改善了引力波信號的定位，由此在一定程度上搜索電磁對應體變得可行。
在智利的幾個望遠鏡開始繪制出關鍵性的區(qū)域，該區(qū)域目前相當于一個跟100個滿月一樣的天空。 一些望遠鏡映射出整個區(qū)域，而其他望遠鏡則集中在望著當?shù)匾箍罩凶铋W亮的銀河系。
Smartt表示，在觀測的一個小時內，七顆望遠鏡在該星系中看到了一個“新的光源”，放大望眼鏡以顯示在九頭蛇星群中NGC4993星系中的明亮物體。 “這個物體是引力波源的第一個光學和近紅外對應體，這是8月17日發(fā)生的的引力波以及伽馬射線爆發(fā)的來源。”
天文學家對此非常肯定，因為該物體同時出現(xiàn)在LIGO和Virgo當?shù)氐纳峡眨?/span>并且位于與LIGO的信號分析建議的完全相同的距離 一一 大約在1.3億光年外。
這個科學家一直以來已經(jīng)觀察了上千次的星系之前從來沒有出現(xiàn)過任何kilonova點光源。在接下來的幾周里，ESO的望遠鏡每天晚上都觀察到同樣的物體。 “這可能是我們見過的天空中最不尋常的閃光，”Smartt說。 在觀察的前24小時內，物體呈現(xiàn)出明亮的藍色，在褪色之前迅速變紅，這標志著“史無前例”的事件將要來到。
“我們一直都能發(fā)現(xiàn)超新星，”Smartt說道。“在宇宙中每一秒都有一顆超新星誕生，而這看起來并不像我們臨近宇宙中所發(fā)現(xiàn)的超新星。”
“這種物體當前被稱為‘kilonova’, 并且這是首個被發(fā)現(xiàn)的此類物體。”
幾十年來的謎團終于解開
在兩周內的快速衰竭也被認為是幾乎完全為匹配中子星合并而建立的模型，基于此的其中一個預測是由于碰撞而產(chǎn)生了大量的重元素，包括放射性元素，而哈勃空間望遠鏡和ESO的超大型望遠鏡（VLT）所發(fā)現(xiàn)的“閃光”的光譜分析已經(jīng)證實了大量存在的黃金和白金等等。
哈勃影像：Kilonova在一周里逐漸暗淡
美國國家科學基金會（NSF）指出：“這些觀察結果揭示了最近合成材料（包括黃金和鉑金）的特征，這就解釋了為何產(chǎn)生中子星碰撞產(chǎn)生的元素大約有一半重量超過鐵，因此解決了這個幾十年來的謎團。” NSF對LIGO的投資建設是其歷史對上單個科學項目中最大的。
其他ESO科學家將這一發(fā)現(xiàn)預示為“歷史性的”，Stefano Covino說：“我們迄今為止的數(shù)據(jù)與理論非常接近。 對于理論家來說，這無疑是一個勝利，是LIGO-Virgo發(fā)現(xiàn)引力波的事件是絕對真實的證明，也是ESO在kilonova上收集了這樣一個龐大得嚇人的數(shù)據(jù)集的成就。
“ESO的強大優(yōu)勢來源于它類別豐富的望遠鏡和儀器使ESO可以立即應對一些又大又復雜的天體目標，”Andrew Levan補充到。
NSF會長France A. Córdova同樣對結果表示歡呼，并說道：“這次發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)了我們長期已久的目標，那就是能夠同時用傳統(tǒng)方式和引力波天文臺同時觀測稀有的宇宙事件。”
“只有通過NSF四十年來地引力波天文臺的資助，再加上能夠觀察從無線電到伽馬射線波長的望遠鏡，我們才能夠增加探測新的宇宙現(xiàn)象的機會以及能拼湊出一片新的關于中子星死亡過程的物理論文。”
翻譯：Nick
Source: Optics.org
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