天文圈轟動了!LIGO 證實首偵測中子星併合之重力波,解謎黃金起源

作者 | 發布日期 2017 年 10 月 17 日 10:31 | 分類 天文 , 尖端科技 , 自然科學 follow us in feedly

不是謠言!歷經兩個月時間審查數據,美國雷射干涉儀重力波觀測台(LIGO)終於證實人類首度偵測到由雙中子星併合引發的重力波,該事件命名為「GW170817」,繼去年人類首度偵測到第一個重力波證實愛因斯坦的理論後,天文界再度為之瘋狂,因為此次事件還同時帶來三大證實:元素週期表中重金屬(如金、鉑)的來源、伽瑪射線暴的起源,以及被稱為 kilonova(台灣尚未有統一翻譯,暫稱千級星)的起源。



今年 8 月,有天文學家在個人推特「意外」拋出 LIGO 可能觀察到由雙中子星碰撞釋放的重力波訊號。由於兩名天文學家隨後立刻推文道歉,說他們不該在數據未證實前以個人名義發出這些消息,因此整個天文界對此「謠言」的真實度是既期待又怕受傷。當時科學家表示,如果謠言屬實,將是人類又一項劃時代的榮耀,標誌引力波天文學新時代的降臨。

現在,LIGO 向全球 70 多個天文台發出邀請函,於星期一(16 日)發表會終於證實了這個重磅消息,人類真的首度偵測到由雙中子星併合釋放的重力波了,來自距離地球約 1.34 億光年的「NGC 4993」星系!花了 10 年時間準備、以八萬分之一機率目睹來自 1 億多年前的超緻密雙中子星暴力融合、勘稱宇宙最壯觀現象之一的事件,直接參與研究的天文學家幾乎都要發出「這一生值得了」的感歎。對他們而言,這大概就是所謂「夢想成真」的感覺。

2017 年 8 月 17 日,LIGO 兩個探測儀接收到一個持續約 100 秒的訊號,遠遠超過黑洞合併時產生僅 1 秒鐘的「啁啾」聲;同一天,歐洲先進處女座干涉儀(Virgo)也獲得了訊號,而 NASA 的費米伽瑪射線太空望遠鏡(Fermi Gamma-ray Space Telescope)更在重力波訊號傳來後 2 秒,於相同方位發現一大波伽瑪射線暴(GRB)──宇宙中最高能的電磁波源。

很快,全球各地合作的天文台望遠鏡都醒了,包括台灣也有透過「TANGO 探高計畫」和「全球聯測網」參與此次分析。台灣中央大學天文研究所副教授饒兆聰 17 日受訪時表示,70 個天文台(偵測各種光源波段的望遠鏡)紛紛朝發出重力波來源的天空投入檢測競賽,看誰可以先偵測到光源位置,包括卡內基天文台、雙子星天文台在內等,最後,由位於智利的一米望遠鏡搶頭香,發現重力波光學對應物體位於星系 NGC 4993。

饒兆聰說,由於這次重力波源位在南方天空,北半球天文台相對弱勢,但特別的是,此次居然是一架小小一米望遠鏡立功,代表台灣的鹿林天文台未來也有很大機會能發光發熱。

和兩兩黑洞併合引發的重力波不同,由於中子星具高度活力,重力波碰撞後除了引發重力波外,還會釋放出比典型新星還要亮 1,000 倍的光芒。無數後續研究表明,除了釋放大量光,兩個中子星合併的過程還產生「快中子捕獲過程」以形成比鐵更重的元素,比如黃金、鈾等。事實上,根據 Business Insider 報導,科學家估計這次雙中子星碰撞事件在短短 1 秒鐘就產生了 50 個地球質量的銀、100 個地球質量的黃金,以及 500 個地球質量的鉑金(俗稱白金)。

(Source:LIGO

這次事件之所以如此重大,是因為科學家還確認了元素週期表中重金屬的起源。我們知道較輕的元素氫、氦於宇宙大爆炸期間形成,鐵之前的輕元素可透過核聚變過程形成,但重金屬的起源一直不清楚,直到此次觀察雙中子星碰撞,哈佛-史密森天體物理中心(CfA)天文學教授 Edo Berger 在一份聲明指出,每次雙中子星合併,都可以產生地球的貴重金屬如黃金、白金以及智慧型手機中罕見的元素。

當然,此次「GW170817」事件只是天文學新時代的開端,未來科學家將能依此深入研究宇宙擴張的速度。如同數學家阿基米德在發現浮力原理時,高聲歡呼「我找到了(eureka)!」那一刻的心情。論文撰寫學者表示,計算結果出爐的當下,他們彷彿也體會到人生這種「eureka」時刻。

▲ LIGO 至今共檢測到 5 次重力波,其中第 5 次為雙中子星合併的重力波。(Source:LIGO

首圖來源:(StrikeWhistler 影片截圖)

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