这次引力波来了，带着10个地球的黄金

16日下午，各个天文物理平台都在为一场狂欢蓄势，大家纷纷憋着大招，默契地保持着神秘感。

南京紫金山天文台：北京时间周一晚10点，将会与NASA联合发布重大消息。

欧洲南方天文台：北京时间周一晚10点，将会发布重大消息。

清华大学LIGO工作组：北京时间周二上午，将会发布重大消息。

澳大利亚OzGrav团队：北京时间周二上午，将会发布重大消息。

人们屏住呼吸，纷纷猜测是什么惊天动地的消息。而这次的消息的确没有浪费围观群众因紧张憋的那口气。

在16日22点，中国最早的天文台之一的紫金山天文台联合南极天文中心携这一重大信息如期而至。

人们把目光投向了离地球1.3亿光年的地方。在这里探测到了双中子星并合产生的引力波，并且发现了相应的电磁对应体。这是检测到的第一例双中子星引力波事件，人类首次窥见引力波源头的奥秘。

LIGO发布的双中子星合并时发生的猛烈爆炸示意图。扭曲的时空网象征着爆炸发出的引力波，上下两道光柱代表的是在发出引力波仅几秒钟后会喷射出的伽马射线。| NSFLIGOSonoma State UniversityA. Simonnet

而1.3亿光年的距离，在很多天文物理学家看来简直近到“想飞上天，和引力波肩并肩”的程度。

什么是引力波

2017年10月，对于地球来说这注定属于引力波的一个月。10月3日，诺贝尔物理学奖授予三位引力波探测计划的重要科学家，10月16日人类首次探测到引力波的电磁对应体。

在双中子星引力波被检测到的这一天，看着物理天文界的一阵阵地欢呼，圈外的我们虽然不知道发生了什么，在“不明觉厉”情绪的带动下还是忍不住鼓鼓掌。

可能这一天对于我们来说很平凡，而在人类对星辰大海的征途上，这可能正是起航的一天。

有人这样比喻这次事件：两颗中子星在1.3亿光年距离翻云覆雨的痕迹被人类检测到了！

而引力波究竟是什么呢？

1905年，昂利·庞加莱最先提出，就如同加速度中的电荷会生成电磁波一般，加速度中的质量也会生成引力波。

科学家推测，引力波能够帮助了解位于宇宙远处的各种天体，例如黑洞。这类天体无法用光学望远镜和射电望远镜等传统方式观测。宇宙学家还能够利用引力波来观测宇宙最早期状态。| Wikipedia

阿尔伯特·爱因斯坦根据广义相对论于1916年预言了引力波的存在。在广义相对论里，引力波是时空本身的涟漪，或者说由于物体的加速度会使得周围时空发生弯曲，而这种弯曲的扰动本身会以波的形式传播。

因为当时没有探测仪器，爱因斯坦等人对引力波的概念一度持怀疑态度。科学家们从爱因斯坦等人的手中接过“引力波”的接力棒，整整一个世纪以后，终于有了重大的突破。

引力波是时空本身的涟漪。或者说我们所处的时空产生了“颤抖”。

引力波是什么？文字配视频版更好食用

如果把时空比作舞台，那么我们人类，人类所处的地球以至于等等众多星球就都是时空这个舞台上的演员。所谓时空的涟漪，就是时空这个“舞台”波动起来了。

正如真正舞台很“硬”，时空这个舞台同样是很“硬”的。所以让时空舞台剧烈波动起来是一件很困难的事情，这也是为什么引力波是如此微弱的原因。

而有质量物体加速，使空间弯曲变形，引力波就会产生。凡是具有质量或者能量的任何物体都能产生引力波。比如和小伙伴旋转就会产生引力波，只是非常微小难以检测。

这次有何不同

探索到引力波并非第一次，但是过去的四次都是双黑洞并合。

关于这次的不同，最显而易见的是，双黑洞合并仍是“黑的”，而双中子星合并可以发光。

更专业来说，虽然双黑洞合并也能产生引力波，但基本不会产生抛射物和电磁现象，人类难以探别。

而中子星合并会伴随一系列电磁现象，并且会在抛射过程形成原子质量很大的元素，比如黄金，以及铀、铂等稀土元素。

据估计，仅这次中子星并合事件就产生了10个地球之多的黄金。

捕捉引力波，对理解天体过程的发生以及金、银等超铁元素的产生，都具有至关重要的作用。

然而以上都不是重点，此次探测更大的意义在于——通过联合观测，人类首次确定了引力波源的位置，观测到了相应的电磁波的对应体。

打个比方，如果把引力波事件比喻成一个窈窕的歌女，之前我们或是只闻其声（仅仅接收到引力波信号）不知其人，或是只见其人（仅仅接收到电磁波信号）不知其声。

但这次我们第一次同时看到了人，并且听见其曼妙歌声。这使得我们能够从不同的方式看到同一个事件。

欧洲南方天文台绘制的双中子星碰撞出的引力波模拟图

人类对宇宙的观测主要依赖于电磁波、引力波、中微子、宇宙线。

伽俐略的时代，我们仅仅能够探测到电磁波中“可见光”这很窄的一部分。

随着天文技术的发展，我们探测能对射电、红外线、紫外线、X射线、γ射线等其他频率的电磁波信号进行探测研究。

美国航天局发射的雨燕卫星，就因为搭载了多个波段的探测器，从而获得众多重大的科学发现。

同时接收到电磁波和引力波等多种信号实现不同探测窗口的联合观测，才是真正打开了“多信使天文学”大门，可以预见这必将人类对宇宙的认识向前推进一大步。

比如，我们通过对于引力波波形的分析可以知晓该天体的距离，对于电磁波信号的分析可以得到该天体的红移。

同时获得引力波和电磁波的观测，获得了这两个数据，我们就能够对宇宙的膨胀速度作出一个计算。

值得一提的是，此次双中子星并合引力波的事件的观测中，中国的天文学家做出了重要成绩。

我国位于南极的AST3巡天望远镜，对于此次引力波事件的电磁波对应体进行了宝贵的后续观测。

AST3巡天望远镜

今年夏天刚刚发射的“慧眼”硬X射线调制望远镜，并没有探测到预期中的高能量波段上的辐射，从而给出了波源性质的限制信息。

此外，位于贵州的“大锅”FAST望远镜能够对脉冲星时延的观测来探测低频率引力波信号。

筹备中的“天琴计划”以及“太极计划”也预计发射卫星在空间中进行低频信号的探测。

高海拔的西藏阿里地区也开始筹建探测微波背景辐射的望远镜，期望能够发现极低频率的原初引力波。

当下在这方面研究最深入的是清华大学LSC团队，它是LIGO重要科学合作组织。相信在未来中引力波研究里的“中国声音”会越来越响亮。

人类的征途是星辰大海

我们普通人可能最想问：引力波有什么用？

实际上，暂时来说，没什么用。但任何事物都不会仅仅以是否有用作为唯一指标来衡量价值。

中科院紫金山天文台研究员韦大明说：“引力波能帮人类洞悉整个宇宙的起源。如果找到合适的引力波，人们将有机会为大爆炸等一系列基本物理假设找到证据。到那时，人类会以前所未有的方式看到塑造宇宙的力量。”

对于我们生活在地球上的一群生命而言，宇宙太过广袤和宏大。

但是作为一群有智慧的生命，我们仍在为不断超越自身的认知极限而努力。

而引力波，就为我们认知宇宙的进程推进了小小的一步。

谁也不知道，这小小的一步，会不会成为人类认识更广阔的宇宙路上的一块里程碑。

正如赫胥黎所说：已知的事物是有限的，未知的事物是无穷的；我站立在茫茫无边神秘莫测的汪洋中的一个小岛上。继续开拓是我们每一代人的职责。

人类的征途是星辰大海，为了那10个地球的黄金。

作者：北师大天文系在读，东京大学宇宙射线研究所（ICRR）研究组的引力波项目成员。