多種形式訊號天文學時代已經來臨


2017年8月17日的一個早上,隨著天空中劃過一道閃光,天文學的新時代來臨了。費米伽瑪射線太空望遠鏡(Fermi Gamma-ray Space Telescope)捕捉到的伽馬射線的爆發來自宇宙中某處兩個中子星(當大質量恆星坍塌和死亡時形成的密度極高的天體)的合併。但伽馬射線並非此次合併形成的唯一訊號。在費米望遠鏡捕捉到這一訊號的幾秒內,合併形成的時空漣漪也在美國的激光重力波干涉天文台(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory,簡稱 LIGO)和位於意大利的室女座干涉儀(Virgo)之間產生了迴盪。

這些漣漪即為重力波,根據重力波抵達的時間和強度,天文學家推測它們來自於距離地球一億三千萬光年的一個星系。此後,全世界數千名科學家從伽馬射線到可見光再到無線電波對此次合併作了協調性研究。

觀測結果顯示,此次合併產生了比鐵更重的大量元素,證明了中子星撞擊是宇宙中金和其他稀有金屬的最初來源。隨著探測以及研究更多的類似合併,這樣的集體觀察能夠獲得中子星的內部數據,這些恆星殘骸的密度如此之高以至於使其處於塌縮為黑洞的邊緣。此外,通過對比合併天體的亮度及其重力波強度,天文學家能夠測量出其準確的距離。這些知識可以讓他們探測暗能量(被認為加速宇宙膨脹的神秘力量)的特徵。

人們從這些中子星合併中獲得的收穫令人印象深刻,然而還可以做得更好。在南極洲尋找中微子(Neutrino)的幽靈粒子的冰立方天文台沒有任何發現,該天文台高級科學家弗朗西斯·候信(Francis Halzen)表示,這很可能是因為這些粒子是作為一束散發的,可能錯過了地球。如果說從此次合併中捕捉到的光和重力波類似於看到和聽到它,那麼,找到中微子就相當於品嚐到它了。

研究人員將這樣的協同觀測稱為「多種形式訊號天文學」,在此過程中,訊號形式可以是電磁輻射、重力波或是亞原子粒子。從許多方面來說,多種形式訊號是天文學家的夢想之一,儘管如此,他們仍需要分析來自不同天文台的大量數據。

【圖、文:節錄自科學網頁;新聞訊息由林景明提供】

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