双中子星并合引力波：听到“雷鸣”看到“电闪”

刘红薇

编者按：2017年10月16日，科学家们在多国宣布成功探测到第一例双中子星并合引力波事件，人类首次窥见引力波源头的奥秘。中国包括南极巡天望远镜AST3-2、国内首颗空间X射线天文衛星“慧眼”在内的多台设备参与观测，中国南极望远镜的观测数据还帮助人们理解了宇宙中金、银等超重元素的产生之谜。

人类从此变得耳聪目明

人类对于广袤无垠的宇宙的探索从未停止过。古人常常仰望星空，夜观星像。今天，人类建造了各种太空望远镜和地面望远镜对宇宙进行观测，使遥远宇宙的奥秘和美丽一览无遗。但是面对波澜壮阔的宇宙，人类一直只能看、不能听，仍然是聋子。就像我们来到海边，如果只能看到海潮而不能听到涛声，那岂不是很遗憾？

直到2015年9月，人类第一次探测到了双黑洞并合时产生的引力波。探测引力波的仪器实际上是感受引力波的振动。它极为灵敏，即使对仪器的振动幅度只有一个原子核大小的万分之一到千分之一。它也能感受到。因此，它就是人类的助听器，人类终于不再是聋子了！但是，所有的望远镜都没有在产生引力波的过程中看到有任何光发出来，难道人类只能非聋即瞎？

终于，在2017年8月17日，人类首次“听”到了双中子星并合产生的引力波以及“看”到了伴随的电磁信号（也就是各种光）。至此，人类不仅听到了宇宙剧烈爆发的声音，同时也看到了爆发时产生的各种电磁辐射，包括红外线、紫外线、×射线、伽马射线和射电波段等多个波段的各种“光”。听到了“雷鸣”看到了“电闪”，中国科学院高能物理研究所的张双南研究员形容说：“人类从此变得耳聪目明了。”

巡天、慧眼贡献大

此次探测和观测双中子星并合产生引力波事件，中国的两台望远镜和全球大约70个空间和地面望远镜一起做出了重要贡献。由于这两个中子星位于南天，中国本土的望远镜不能观测，所以动用了一台中国放置于南极的望远镜和一台中国的空间望远镜。

位于南极昆仑站的巡天望远镜AST3-2，在引力波发生后的24小时后，对该事件开展了有效的持续观测。在观测到第10天时。它也看到了此次引力波事件对应的光学信号。

而刚刚于2017年6月15日发射、还处于测试阶段的硬×射线调制望远镜（HXMT）卫星——慧眼，其上搭载的有效载荷是由中国科学院高能物理研究所承担研制的，它成功地监测了引力波产生的天区。慧眼卫星上搭载了高、中、低能X射线望远镜，在0.2～5兆电子伏的伽马射线能区探测面积最大、时间分辨率最好，对伽马射线暴具有非常强的探测能力。

在8月17日晚上21：30左右。慧眼团队收到了LIGO探测到GWl70817引力波事件的通知。立刻通知地面站和卫星联系，优先下传了观测数据，连夜做了周密的分析。按照现有理论模型，两个中子星并合产生的伽马射线暴都很亮且能量很高，然而此次双中子星并合产生的伽马射线暴却出乎意料的软且暗，慧眼卫星并没有探测到显著的伽马射线暴的信号。但凭借强大的探测性能，慧眼卫星对该伽马射线暴在兆电子伏伽马射线能区的辐射性质给出了严格的上限，这对于理解此次极端天体物理过程极为重要。慧眼团队带着这个重要的结果加入了发现双中子星引力波事件的历史性论文，并且在约70个团队中排在第7位。endprint