两个中子星相撞，不但产生了引力波，还诞生了300个地球重量的黄金
2017/10/17 走进科学
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来源：新华社 科技最前线
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我们观测到了1.3亿光年之外，一例双中子星合并事件。
第一次，人类不仅“听”到了引力波的“声音”，还“看”到了引力波的起源。而根据模型计算，一次这样的相撞，可产生300个地球那么重的黄金。你戴的金戒指，原来都是从天上来的……
根据计算，当两个中子星撞在一起的时候，应该既足以产生金，又能把金抛洒出去让其中微乎其微的一小部分最终流落到地球上。
全球多国科学家16日同步举行新闻发布会，宣布人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波，并同时“看到”这一壮观宇宙事件发出的电磁信号。
美国东部时间8月17日8时41分(北京时间20时41分)，美国“激光干涉引力波天文台”(LIGO)捕捉到这个引力波信号。此后2秒，美国费米太空望远镜观测到同一来源发出的伽马射线暴。
这是人类历史上第一次使用引力波天文台和电磁波望远镜同时观测到同一个天体物理事件，标志着以多种观测方式为特点的“多信使”天文学进入一个新时代。
“几十年来，我们一直孜孜以求准备探测双中子星合并的引力波，”美国加州理工学院LIGO数据分析小组负责人艾伦·温斯坦教授说，“那天早上，我们所有的梦想成真。”
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LIGO项目组在美国华盛顿发布这一重大发现。
中国、德国、英国和法国等国科学家也各自举行新闻发布会。相关论文发表在《科学》《自然》等学术期刊上。
引力波是由黑洞、中子星等碰撞产生的一种时空涟漪，宛如石头丢进水里产生的波纹。百年前，爱因斯坦广义相对论预言了引力波的存在，但直到2015年人类才首次探测到引力波，3名美国科学家因此获得今年的诺贝尔物理学奖。
在8月17日的事件中，全球约70个地面及空间望远镜从红外、X射线、紫外和射电波等波段开展观测，确认引力波信号来自距地球约1.3亿光年的长蛇座内NGC4993星系。
美国田纳西大学天体物理学教授迈克尔·吉德里告诉新华社记者，多信使天文学结合使用多种探测手段，是引力波天文学的一个“圣杯”，“这样的探测将在天文学和天体物理的许多领域开启全新的探索途径。”
中国紫金山天文台副研究员金志平参与的国际团队，通过对此次引力波光学信号的观测和光谱分析，首次提供确凿证据证实，中子星合并是宇宙中金银等元素的主要起源。金志平说：“这就是宇宙中的‘巨型黄金制造厂’。”
科学家想象中的中子星内部结构
中子星，是恒星被自己引力压垮之后面临的可能命运之一。它是我们宇宙内密度最大的东西，可以粗略理解成一个山一样大的原子核。
一颗典型的中子星直径只有大约20千米，但却有两个太阳那么重。因为它的巨大重力，它上面任何高于几毫米的“山丘”都会垮掉，所以它也是最圆的天然物体之一。
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为什么中子星引力波引起天文界震动？专家们说，主要原因有三个。
首先，第一次探测到双中子星合并。LIGO项目组成员、美利坚大学天体物理学家格雷戈里·哈里告诉新华社记者，此前观测到的引力波均来自黑洞。
黑洞完全由扭曲时空构成，本质上没有物质，而中子星却是一个切实星体，观测两个中子星合并与观测两个原子核合并“并没有什么不同”，因此能深入了解核物质的行为。
LIGO的技术人员正在美国路易斯安那州利文斯顿市的引力波探测器实验室内工作。
哈里说，中子星引力波可以用来直接测量到源的距离，而相应的电磁信号给出了速度，由此可用来校准宇宙膨胀速度，即所谓哈勃常数，从而进一步回答宇宙从哪里来、又往哪里去等重大问题。
其次，第一次同时观测到来自同一个天文事件的引力波和电磁波。通过X光、紫外、可见光、红外及射电波的观测，使得确认宿主星系成为可能，并第一次提供一副关于包含中子星的双星合并后的完整物理图景。这一事件展示了引力波与电磁波等不同研究团队之间开展合作的重要性，也标志着多信使天文学跨入新时代。
“我想说的是，这是第一次我们既能‘看到’也能‘听到’一个天文事件，这些不同的‘感官’体验将能给我们很多信息，”哈里说，“引力波天文学才刚刚开始，随着21世纪科技向前发展，我们可以期待引力波观测将为宇宙学、天文学、天体物理学、核物理学和引力学以及其他领域带来更多见解。”
第三，地面红外望远镜探测到了中子俘获过程，从而首次提供确凿证据证实中子星合并就是宇宙金、铂等超铁元素的主要起源，而之前天文学家只是推测。
如果中子星撞黑洞，或者干脆两颗中子星撞在一起，根据模型估算，这样的一次相撞，应该能产生300个地球那么重的黄金；地球上的大部分贵金属应该都是很久以前这样的过程带来的。
南非夸祖卢-纳塔尔大学的引力波研究专家马寅哲在发给记者的电子邮件中开玩笑说：“如果有人问戴金戒指的女性朋友，她的金戒指从哪儿来？她应该说，这是从银河系中的合并中子星那里产生的。”
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