2017人類首次感觸到宇宙的重組(視頻)

引力波大突破，人類感觸宇宙重組的聲與光。（圖片來源：Adobe Stock）

在距離地球1.3億光年之遠，兩顆中子星越走越近，在最終猛然碰撞合併的一刻，兩個舊的中子星消失了，一個新的生命誕生了。同時發出一波波的宇宙時空漣漪。這一幕就發生在地球時間今年8月17日，美國激光干涉儀引力波天文台宣布，今年8月探測到由雙中子星合併產生的新型引力波。這是人類首次探測到雙中子星合併產生的引力波，同時也是人類第一次觀測到來自同一個天文事件的引力波和電磁波。

這再次證實了愛因斯坦相對論中的觀點，在星體新舊交替的激烈互動中，其中一小部分時空漣漪（引力波）在宇宙間不斷穿越，經過1.3億光年的旅行，終於到達地球。在地球一端等待的科學家接收到儀器頻段內的引力波局部殘痕，讓他們驚喜交加。中子星在宇宙中多次重組，但今天的人類在沒有電磁波望遠鏡和引力波探測器之前，好比聾子和瞎子，既看不到也聽不到。

當時在加州聖克魯斯分校，由天文學家瑞恩•福利（Ryan Foley）領導的團隊正在緊張地觀測這次的碰撞。只見一道明亮的藍光，在碰撞過程中迅速褪變成紅色。他們立刻拍攝了快照。

什麼是引力波？用通俗的方法解釋引力波，就像一個池塘中，投下一枚石子所引起的漣漪。只不過，引力波是時空的漣漪，也就是說，如果宇宙中發揮劇烈變化，如恆星爆炸、黑洞碰撞，都會產生引力波。這一研究生由美國「激光干涉引力波天文台」和歐洲「處女座」(Virgo)引力波探測器領銜與全球其它70個地面及空間望遠鏡共同完成的。

科學家的研究結果發表在《物理評論快訊》期刊上(Physical Review Letters)，由LIGO-Virgo和其他天文學家合作撰寫的系列相關論文，也已經被《天體物理雜誌快訊》(Astrophysical Journal Letters)和《自然》(Nature)期刊接受。

新型引力波的三個突破

首先，這是人類首次從中子星的合併中探測到引力波。自從2015年9月14日，首次探測到引力波信號以來，科學家陸陸續續探測到四次引力波信號，但都是來自兩個黑洞的合併，這次則是來自兩顆中子星的合併。兩顆中子星質量分別為太陽質量的1.1倍以及1.6倍。LIGO項目組成員、美利堅大學天體物理學家格雷戈里•哈里表示：此前觀測到的引力波均來自黑洞。黑洞完全由扭曲時空構成，本質上沒有物質。而中子星卻是一個切實星體，因此能深入了解該物質的行為。

其次，這次人類首次觀測到引力波及其伴隨的電磁信號，電磁波就是光。通俗地說：前四次發現的引力波都是「聽到」的且持續時間短暫的不到一秒。雖然中子星合併產生的信號能持續一分鐘，但人類看不到動力波到底是什麼「模樣」。第五次新發現的引力波不僅「聽到」了，還能用天文望遠鏡確確實實地「看到」了。

再次，科學家證實了中子星合併時產生了大量重元素。中子星比黑洞質量小，產生的引力波能量更小，信號衰變時間更長。因此探測中子星合併產生的引力波信號，不僅能更精準地驗證愛因斯坦相對論對引力波的預測，還能為研究中子星的起源提供更多的線索。

此外，以前天文學家只能藉由電磁波進行觀測，但很多物質靠電磁波觀測是看不到的。現在測到引力波之後，可以借由引力波觀測天體，比如黑洞、暗物質等，而研究宇宙早期的結構和演化。

人類此次發現新型引力波具有重大意義。