引力波大突破 人類感觸宇宙重組的聲與光
2017 年 10 月 16 日
根據愛因斯坦的廣義相對論，黑洞碰撞會造成時空彎曲——引力波。（視頻截圖）
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，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（ LIGO ）週一（ 10 月 16 日）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的局部殘痕，讓他們驚喜交加。中星子在宇宙中多次重組，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。
「看到這道光時，你的心情會非常複雜，感到幸福、快樂、然後竟是絕望，你可以感受到整個世界之重。」福利說。
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。
這一研究是由美國「激光干涉引力波天文台」（ LIGO ）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》（ Physical Review Letters ）期刊上，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 日科學家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，距離地球大約 1.3 億光年。
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，因此能深入了解核物質的行為。
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，且持續時間短暫得不到一秒，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大量重元素。通過這次簡單劇烈的碰撞和重組，科學家還發現這個過程中產生了大量的重元素。
「打開一扇觀察宇宙的窗戶」
人類此次發現新型引力波具有重大意義。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，可以藉由引力波觀測天體，比如黑洞、暗物質等，研究宇宙早期的結構和演化。
美國西北大學（ Northwestern University ）的天文學家拉爾遜（ Shane Larson ）表示，引力波天文觀測不是普通的天文望遠鏡觀測方法，可以為人們打開一扇觀測宇宙的窗戶。
