LIGO回归！引力波天文学进入新纪元_风闻

原创：牧夫天文

翻译：杨伯顺

校对：郭皓存 王茸 王婧彧

中子星碰撞艺术想象图

Credit: NASA/Swift/Dana Berry

经过了长时间的韬光养晦，如今功力大涨、重回天文界的引力波探测器，在刚刚进入第三个观测周期的短短一个月之内，便已经精准定位了五次引力波事件的源头——其中有一个可能是人类第一次观测到的黑洞-中子星合并事件。

LIGO引力波天文台于上个月开启了第三轮观测，使用其两个观测地点（一个在华盛顿州，一个在路易斯安纳州）和位于意大利的VIRGO探测器，对宇宙中的巨大撞击事件进行精确定位。

LIGO与VIRGO的研究者于美国当地时间上周四上午举行了新闻发布会，公布了双方合作的最新发现，同时展望了快速发展的引力波天文学的未来。

“这轮观测开启了引力波天文学的新纪元，因为在获取观测数据之后，我们能够非常迅速地将观测候选成员公之于众。在仅仅一个月的观测中，我们已经确认了5个引力波候选者。这完全得益于过去18个月中LIGO与VIRGO大幅度的性能提升，”由内部投票推选出的LIGO发言人帕特里克•布拉迪教授(Patrick Brady, University of Wisconsin-Milwaukee)在发布会中讲道。

太空专家解读引力波的发现

通过追踪时空中的微小扭曲（通过测量激光穿越两个“L”形结构探测臂的时间差异），每一个LIGO探测器都可以探测到距离地球几百万乃至几十亿光年之外的巨大天体撞击事件。他们的方法是将跨越美国的两个测量结果合并，辅以意大利的VIRGO观测结果；科学家由此可以对其进行三角测量，定位引力波源头位置。随着这些探测器精度的提高，它们可以探测到更加微弱的引力波信号。

最新的探测结果显示，有三个是双黑洞合并，一个是双中子星合并。布拉迪教授表示：“第五个候选者是我们在4月26号发现的，它有趣的地方在于，它可能来自于一次黑洞-中子星合并事件；然而不幸的是，这个候选者的信号过于微弱，所以我们需要一些时间来确认这个结果。从上周开始，世界上的天文学家们都开始激动地利用自己的望远镜对这些事件进行追踪，希望能够‘看’到这些事件。虽然现在他们还没发现什么迹象，但是这次真的是一次全球性的共同努力。”

“毫无疑问，四月是一个无与伦比的科学月，”VIRGO的数据分析协调师乔瓦尼•普罗迪(Giovanni Prodi, Università di Trento & INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)补充道。

汉福德天文台航拍视角，显示了两只4公里长的探测臂

Credit：LIGO Laboratory

从2015年第一轮探测至今，LIGO已经记录下了两个双中子星合并事件，13个双黑洞合并，以及一个可能的黑洞-中子星合并事件。中子星合并会产生光，科学家们会竞相使用天文望远镜来发现合并事件的光学证据。2017年发现的双中子星合并事件中，地球科学家使用了70个地面与太空望远镜，观测到了此次事件。

天文学家依然在试着确认4月25/26日两天发生的两个观测事件。第一个可能是一次中子星合并事件，距离地球约5亿光年。但由于本次事件只由LIGO两个天文台中的一个以及VIRGO的天文台探测到了，所以研究者们还需要在至少25%的天空区域中搜索该次事件的光学证据。

第二个可能是一次中子星撞击黑洞事件，距地球约12亿光年远，三个地点都探测到了这个信号，这就让科学家将其位置范围缩小到了整个天空约3%的区域。

尽管LIGO本身不组织天文学家对他们发表的目标进行光学确认，但他们在发布会中表示在观测后他们会第一时间发布初步结果来鼓励此行为。         

2017年全世界观测到中子星合并事件的射电望远镜

Credit：Paul Boven 

“这个观测周期还有一个亮点，我们首次使用了一个公众自动预警系统，就是说你可以在社交媒体上随时跟踪LIGO、VIRGO的探测事件，”另一位研究者杰西•麦基弗博士(Jess McIver, Caltech’s LIGO laboratory)在发布会上说道。

“这些公众预警系统也使得人们一窥科学研究的过程，”

麦基弗博士补充说。“每个人都可以看到，我们对这些事件的理解是如何通过严密的数据分析与校准来加深的。我们希望通过观测以及其他工作，能够对自然的法则、宇宙的构成有着更深入的了解。”（译者按：根据预警系统的更新信息可以看到，5月3号又发现了一个引力波候选者。详情可见https://gracedb.ligo.org/latest/）

LIGO的公众预警系统更新的引力波候选者信息

Credit：LIGO

探测到信号后的第一份通知很快就会被发布。同时，研究者们会继续解析信号，过滤背景噪音，而后确定它有几分可能是某类特别的信号。研究者将会在三个月内针对那些很有趣的候选者发表论文。布拉迪教授说，如果一切顺利，合作双方还会在六个月之后发布一个列表，详细描述各个阶段的候选者以及观测到的事件。

LIGO和VIRGO的研究者们表示，他们相信本轮观测剩下的结果只会更好。同时，他们也期待新的探测器——日本神冈引力波探测器，它会在本轮末正式上线。另外，LIGO正计划在印度建立一个探测器，它也必将有助于新的发现。

“第三轮观测周期中，最振奋人心的事情便是我们从几个月一个新发现到了每月几个新发现，” 维塔莱•萨尔瓦托（Vitale Salvatore，MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research），一位来自MIT的研究者说道。“我们的发现不仅量会增大，而且会更加精确。”

这位研究者说，在将来，引力波探测器或许将可以探测遥远的超新星——不仅限这位研究者说，在将来，引力波探测器或许将可以探测遥远的超新星——不仅限于银河系，而且会包括其他星系。它们可能将可以探测自旋的中子星或其他天体的信号，或者可以对合并天体的命运了解更多，包括中子星合并、以及中子星落入黑洞等。

我们所处时代的伟大之处在于，我们将会见证引力波天文学的发展，布拉迪说。“随着探测器性能不断的提升，我们将有更多机会看到宇宙中的黑洞、中子星合并等事件，甚至有可能借此探测到中子星自旋以及我们不了解的天文事件。”

 “对我们而言这是伟大的。（引力波）为我们开启了一扇新的宇宙之窗，带给我们一种探索宇宙的全新视角。”他补充道。

『天文时刻』 牧夫出品

微信号：astronomycn

Credit：xcx   NGC6188