中子星合並產生新型引力波 中國慧眼望遠鏡參與監測

　　人民網北京10月16日電 （孫競）北京時間2017年10月16日22點，美國國家科學基金會召開新聞發布會，宣布激光干涉引力波天文台（LIGO）和室女座引力波天文台（Virgo）於2017年8月17日首次發現雙中子星並合引力波事件，國際引力波電磁對應體觀測聯盟發現該引力波事件的電磁對應體。

　　據中國科學院高能物理研究所消息，我國第一顆空間X射線天文衛星——慧眼HXMT望遠鏡在引力波事件發生時成功監測了引力波源所在的天區，對其伽馬射線電磁對應體（簡稱引力波閃）在高能區（MeV，百萬電子伏特）的輻射性質給出了嚴格的限制，為全面理解該引力波事件和引力波閃的物理機制做出了重要貢獻，相關探測結果發表在報告此次歷史性發現的研究論文中。

　　引力波是1916年愛因斯坦建立廣義相對論后的預言。極端天體物理過程中引力場急劇變化，產生時空擾動並向外傳播，人們形象地稱之為“時空漣漪”。自從2015年9月14日LIGO首先發現雙黑洞並合產生的引力波事件以來，已經探測到4例引力波事件，包括前不久LIGO和Virgo聯合探測的GW170814。

　　引力波的直接探測剛剛獲得了2017年度諾貝爾物理學獎。探測引力波電磁對應體對研究引力波事件、宇宙學以及基礎物理具有不可替代的決定性作用，因此，人們普遍認為引力波研究的下一個裡程碑是發現引力波事件產生的電磁輻射。

　　據介紹，本次發現的引力波事件跟以往發現的雙黑洞並合不同，它由兩顆中子星並合產生。理論預言雙中子星並合不僅能產生引力波，而且能產生電磁波，即引力波電磁對應體，因此本次探測到引力波以及電磁對應體是天文學家期待已久的重大發現，在天文學以及物理學發展史上具有劃時代的意義，正式開啟了引力波天文學時代。

　　因為該引力波事件具有極為重要的意義，天文學家使用了大量的地面和空間望遠鏡進行觀測，形成了一場天文學歷史上極為罕見的全球規模的聯合觀測。然而，引力波事件發生時僅有4台X射線和伽馬射線望遠鏡成功監測到爆發天區，我國的慧眼望遠鏡便是其中之一。

　　據中國科學院高能物理研究所介紹，在這些望遠鏡中，慧眼在0.2-5 MeV能區的探測接收面積最大、時間分辨率最好，因此對引力波閃（即編號為GRB170817A的伽馬射線暴）的百萬電子伏特（MeV）能區的伽馬射線輻射的探測能力最強。雖然此前人們普遍預計像本次事件這樣近距離（40 Mpc，約1.3億光年）的雙中子星並合產生的引力波閃將極為明亮，但本次引力波事件產生的引力波閃出乎意料的暗弱，特別是在MeV能區的輻射十分微弱，導致沒有望遠鏡（包括慧眼在內）在這個能區探測到引力波閃。慧眼望遠鏡憑借強大的探測性能，對該引力波閃在MeV能區的輻射性質給出了嚴格的上限。

　　慧眼望遠鏡不僅以合作組形式加入了報告本次歷史性發現的論文，而且在論文的正文部分報告了觀測結果。該發現論文是關於該引力波事件的同時發表的一系列論文中最核心的領頭論文，已於10月16日正式發表。除此之外，慧眼望遠鏡的詳細分析結果以獨立論文的形式已於10月16日同步發表在《中國科學：物理學力學天文學》雜志英文版的網頁版。

　　值得注意的是，慧眼望遠鏡本來的設計目標是探測黑洞和中子星等銀河系內的X射線天體，研究極端引力場條件下的物理規律。項目組通過對慧眼望遠鏡輔助探測器的創新性使用，獲得了額外的探測伽馬暴及引力波電磁對應體的能力，使其成為國際上正在運行的最重要的伽馬射線暴監測設備之一，大大擴展了望遠鏡的科學產出。

　　慧眼望遠鏡由國家國防科技工業局和中國科學院聯合資助建造，於2017年6月15日從酒泉衛星發射中心發射升空，開始為期5個月的試運行。中科院高能物理研究所（粒子天體物理重點實驗室）負責望遠鏡觀測運行以及數據處理。參與本次引力波事件觀測時，慧眼望遠鏡剛剛試運行2個月。試運行結束后慧眼望遠鏡將開始正式的科學觀測，同時繼續監測研究引力波閃。

　　背景資料：科學家的5次引力波探測

　　2015年9月，激光干涉儀引力波天文台(LIGO)首次單獨探測到引力波，這是人類首次探測到引力波信號，由質量分別相當於29個太陽和36個太陽的兩個黑洞合並時發出。

　　2015年12月，時隔3個多月，激光干涉儀引力波天文台(LIGO)再次單獨探測到引力波，信號來源於距離地球14億光年的兩個黑洞的合並。

　　2017年1月，激光干涉儀引力波天文台(LIGO)第三次單獨探測到引力波。這次的引力波事件是由兩個恆星質量級黑洞碰撞所產生。

　　2017年8月14日，激光干涉儀引力波天文台（LIGO）的兩台干涉儀和歐洲“處女座”（Virgo）引力波探測器的一台干涉儀，從三個地點幾乎同時（先后相差僅幾毫秒）捕獲到了最新引力波事件。

　　2017年8月17日，人類第五次探測到引力波，也是首次探測到由雙中子星合並產生的引力波及其伴隨的電磁信號。