中子星碰撞:科学庆祝这一事件,并继续前进
科学家们第一次直接探测到了引力波——时空中的涟漪——以及两颗中子星壮观碰撞产生的光。这标志着首次用引力波和光来观察宇宙事件。
这一发现是由美国激光干涉仪引力波天文台(LIGO)发现的;位于欧洲的处女座探测器;还有大约70个地面和太空观测站。
这次碰撞发生在距离地球1.3亿光年的地方,合作者在10月16日的网络直播中宣布了这次碰撞的观测结果。这一事件验证了许多理论宇宙学概念,从重金属如何产生到恒星死亡时会发生什么。
威廉与玛丽的尤金·米哈伊洛夫是LIGO科学合作组织的成员,他在10月16日的公告中分享了这一成就。两颗中子星相撞的观测结果成为当天的头条新闻,并将在科学史上占有一席之地,但米哈伊洛夫指出,科学本身发展得很快。
“现在,我们为探测到的每一个引力波发表一篇论文。很快就会有一份只有天体物理学家才能看的目录,”他解释道。“系外行星也是如此。十年前,我们一只手的手指就能数得过来。现在有成千上万。发现系外行星不再是新闻,而是例行公事。
“这种事每天都在物理系发生,”米哈伊洛夫补充说。“我们的本科生经常进行实验,这些实验在20年前曾是诺贝尔奖的得主。”
米哈伊洛夫是威廉与玛丽学院物理系的助理教授,是这篇中子星论文的合著者,张密也是合著者,她于2017年在威廉与玛丽学院获得物理学博士学位。米哈伊洛夫和张也是LIGO团队的成员,该团队的领导人获得了2017年诺贝尔物理学奖。
中子星是已知存在的最小、密度最大的恒星,是由大质量恒星在超新星爆炸中形成的。当这些中子星旋转在一起时,它们发出的引力波可以在大约100秒内被探测到;当它们相撞时,在引力波后大约两秒钟,以伽马射线的形式发出闪光,并在地球上被看到。在爆炸发生后的几天和几周内,其他形式的光或电磁辐射——包括x射线、紫外线、光学、红外和无线电波——被探测到。
这些观测给了天文学家一个前所未有的机会来探测两颗中子星的碰撞。例如,美国双子座天文台、欧洲超大望远镜和哈勃太空望远镜的观测揭示了最近合成的物质的特征,包括金和铂,解决了一个长达数十年的谜团,即大约一半比铁重的元素是在哪里产生的。
LIGO-Virgo的研究结果今天发表在《物理评论快报》上;来自LIGO和Virgo合作项目以及天文学界的其他论文已经提交或接受在各种期刊上发表。
LIGO的资助者、美国国家科学基金会(NSF)的主任France a . Córdova说:“经历一个改变我们对宇宙运作的理解的罕见事件是非常令人兴奋的。”“这一发现实现了我们许多人的一个长期目标,即同时使用传统和引力波天文台观察罕见的宇宙事件。只有通过美国国家科学基金会在引力波天文台上的40年投资,加上从射电到伽马射线波长的望远镜,我们才能扩大我们探测新的宇宙现象的机会,并拼凑出恒星在死亡阵痛中的物理学的新叙述。”