期待中的电磁对应体

“这个结果来得太快，本以为要在2020年左右才能观测到第一例双中子星并合。”中科院紫金山天文台研究员吴雪峰在接受科技日报记者采访时难掩兴奋。

与双黑洞并合不同，双中子星并合过程不仅向外辐射出引力波，还会在多个波段发出电磁辐射，从而被望远镜观测到。那些在发出引力波同时，又被望远镜观测到的天体被称为引力波的电磁对应体。

天文学家为何对引力波的电磁对应体如此感兴趣？“引力波都是一次性的，无法重复观测。其电磁对应体则不是这样。”北京师范大学天文学系副教授高鹤解释说，“此外引力波信号自身存在一定缺陷，比如信号十分微弱，信号源的定位误差非常大，仅仅利用引力波探测无法确认信号来自哪里。” 高鹤说，电磁波段是目前发展最完善、理论研究最透彻的观测窗口，也是现有探测手段与探测仪器最丰富的窗口。“只有实现了引力波与电磁波的联合探测，才可以证认引力波源的天体物理起源，并对其天体物理性质开展进一步的研究。”

LIGO与Virgo的探测目标是恒星级致密天体，也即黑洞、中子星之间并合发出的引力波。在这一探测范围内，双中子星并合、中子星与黑洞并合被认为是可能的引力波电磁对应体候选者。在LIGO发展的早期，双中子星并合曾被认为是引力波观测的首要目标。

在8月17日探测到的并合中，科学家尚不清楚，最终是形成了更大质量的中子星，还是黑洞。但已知的是，新天体的质量约为2.74倍太阳质量，而在这个过程中损失的质量，主要转化成引力波和电磁波，辐射向宇宙各个方向。

找到金银等元素诞生地

科学家对这次观测兴奋不已，还因为观测将双中子星并合与短伽马射线暴直接联系在一起，并首次观测到巨新星现象，让科学家能够深入了解双中子星并合的物理过程。

所谓伽马射线暴，是天空中某一个方向伽马射线辐射突然增亮的现象。根据伽马射线暴时间长于或短于2秒，可分为长暴与短暴。科学家认为，长伽马射线暴与大质量恒星塌缩形成黑洞的过程相关，短伽马射线暴则源自双中子星并合或中子星与黑洞并合。前者已被大量观测所证实，后者却一直没有找到直接观测证据。

巨新星则是1998年北京大学教授李立新（当时为普林斯顿大学博士生）与普林斯顿大学已故教授Bodhan Paczynski合作提出的构想。“双中子星并合时向外抛射的物质会通过快中子过程形成金、银等重元素，并形成光学和近红外辐射。” 李立新说，这些辐射现象比超新星的亮度暗100倍，比普通新星亮1000倍，被称为巨新星或千新星。

在此次观测中，科学家捕获了引力波信号、短伽马射线暴信号以及光学信号。后续分析证明这些信号互相关联，均来自中子星并合。我国在南极大陆安装的南极巡天望远镜AST3也捕获了并合的光学信号。

“有多名学者对巨新星理论进行过完善，这次的观测结果非常吻合完善后的理论构想。”李立新说。

“8月份，南极的冬天刚刚过去，目标天体的地平高度较低，每天有2个小时左右的观测时间。8月18日起，我们进行了10天的观测，获得了目标天体的91幅图像，并最终得到目标天体的光变曲线，与巨新星理论预测高度吻合。”吴雪峰表示。