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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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引力波天文學(xué)時(shí)代來了——

中國“慧眼”顯身手

2017-10-24 經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào) 沈慧

【字體：大中小】

語音播報(bào)

雙中子星并合的藝術(shù)想象圖。

　　屬于引力波的天文學(xué)時(shí)代來了！

　　北京時(shí)間10月16日22點(diǎn)，美國國家科學(xué)基金會(huì)宣布：激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）和處女座引力波天文臺(tái)（Virgo）于2017年8月17日首次發(fā)現(xiàn)雙中子星并合引力波事件，國際引力波電磁對(duì)應(yīng)體觀測聯(lián)盟發(fā)現(xiàn)該引力波事件的電磁對(duì)應(yīng)體。

　　“這是人類第一次同時(shí)探測到引力波及其電磁對(duì)應(yīng)體，這在天文學(xué)及物理學(xué)發(fā)展史上具有劃時(shí)代的意義?！敝锌圃焊吣芪锢硌芯克垩坌l(wèi)星伽馬暴和引力波電磁對(duì)應(yīng)體研究組負(fù)責(zé)人熊少林稱。

　　“時(shí)空漣漪”

　　什么是引力波？就好像有人在水池中央攪動(dòng)水面，水面會(huì)以波動(dòng)的形式傳向四方，極端天體物理過程中，時(shí)間和空間會(huì)在質(zhì)量面前彎曲，并以振動(dòng)的形式向外傳播，這就是人們俗稱的“時(shí)空漣漪”，這些振動(dòng)便是引力波。

　　1916年，愛因斯坦在廣義相對(duì)論框架下首次提出了引力波的設(shè)想，但其存在與否誰都無法確定。雖然存在是個(gè)謎題，但科學(xué)家們探測引力波的腳步并未放慢。

　　2015年9月14日，LIGO團(tuán)隊(duì)捕捉到類似一只鳥兒啁啾聲的信號(hào)，這是由黑洞并合產(chǎn)生的一個(gè)時(shí)間極短的引力波信號(hào)，盡管持續(xù)不到1秒鐘，卻是人類首次探測到引力波。此后，科學(xué)家們又陸續(xù)探測到幾例引力波事件。

　　不過，與以往發(fā)現(xiàn)的雙黑洞并合不同，本次發(fā)現(xiàn)的引力波事件由兩顆中子星并合產(chǎn)生?！袄碚擃A(yù)言雙中子星并合不僅能產(chǎn)生引力波，而且能產(chǎn)生電磁波，即引力波電磁對(duì)應(yīng)體。這次探測，正是天文學(xué)家們期待已久的重大發(fā)現(xiàn)?！毙苌倭终f。

　　2016年，LIGO合作組宣布探測到引力波后，業(yè)界普遍認(rèn)為，引力波研究的下一個(gè)里程碑是發(fā)現(xiàn)引力波事件的電磁對(duì)應(yīng)體?！斑@對(duì)研究引力波事件、宇宙學(xué)以及基礎(chǔ)物理具有不可替代的決定性作用?！笨茖W(xué)家們認(rèn)為，證實(shí)引力波確實(shí)存在，將徹底改變物理學(xué)對(duì)宇宙的認(rèn)知?？茖W(xué)家將能夠由此研究大爆炸事件的后續(xù)影響，并能夠更精確地觀察宇宙中遙遠(yuǎn)的角落。此外，源自大爆炸的引力波還能幫助科學(xué)家更好地理解宇宙的構(gòu)成。

　　中國貢獻(xiàn)

　　對(duì)天文學(xué)家們來說，這的確是一場千載難逢的科學(xué)盛宴：本次LIGO探測到的引力波信號(hào)持續(xù)百秒左右；引力波信號(hào)結(jié)束后大約2秒，美國費(fèi)米衛(wèi)星搭載的伽馬暴監(jiān)測器以及歐洲INTEGRAL望遠(yuǎn)鏡搭載的SPI-ACS探測器，均探測到一個(gè)暗弱的短伽馬暴，跟引力波事件相伴；其后幾天，光學(xué)望遠(yuǎn)鏡還探測到該引力波源發(fā)出的X射線以及射電波段的電磁輻射。

　　在這場天文學(xué)史上極為罕見的全球聯(lián)合觀測中，中國亦扮演了不可或缺的角色——引力波事件發(fā)生時(shí)，僅有4臺(tái)X射線和伽馬射線望遠(yuǎn)鏡成功監(jiān)測到了引力波源所在的天區(qū)，由國家國防科技工業(yè)局和中國科學(xué)院聯(lián)合資助建造的慧眼望遠(yuǎn)鏡便是其中之一。

　　“此前，雖然人們普遍預(yù)計(jì)像本次事件這樣近距離（約1.3億光年）的雙中子星并合產(chǎn)生的引力波閃將極為明亮，但事實(shí)恰恰相反，引力波閃出乎意料地暗弱?！毙苌倭终f，由于引力波在高能區(qū)的輻射十分微弱，一度沒有望遠(yuǎn)鏡能在這個(gè)能區(qū)內(nèi)探測到引力波閃。

　　最初為探測黑洞和中子星等銀河系內(nèi)X射線天體而設(shè)計(jì)的慧眼望遠(yuǎn)鏡，也不例外?！袄^LIGO合作組2016年宣布探測到引力波后，發(fā)現(xiàn)引力波事件的電磁對(duì)應(yīng)體成為最重要的天體物理問題之一?！辫b于此，中國科學(xué)院高能物理研究所對(duì)慧眼望遠(yuǎn)鏡的部分性能進(jìn)一步優(yōu)化，增加了探測引力波電磁對(duì)應(yīng)體的高能輻射能力。

　　“在這些望遠(yuǎn)鏡中，‘慧眼’在0.2-5 MeV能區(qū)的探測接收面積最大、時(shí)間分辨率最好,對(duì)伽馬射線輻射的探測能力最強(qiáng)。憑借強(qiáng)大的探測性能，對(duì)該引力波閃在MeV能區(qū)的輻射性質(zhì)給出了嚴(yán)格的上限。”熊少林表示。

　　不過，科學(xué)家們的目標(biāo)不止于此?！叭绻麑ｉT探測引力波閃的引力波高能電磁對(duì)應(yīng)體全天監(jiān)測器項(xiàng)目能夠立即立項(xiàng)，并在2020年前發(fā)射升空，趕上與最佳靈敏度的LIGO和Virgo等引力波探測器聯(lián)合觀測，我國在引力波電磁對(duì)應(yīng)體的探測研究上有望達(dá)到國際領(lǐng)先水平?！毙苌倭终f。

　　（原載于《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》 2017-10-24 16版）

雙中子星并合的藝術(shù)想象圖。
　　屬于引力波的天文學(xué)時(shí)代來了！
　　北京時(shí)間10月16日22點(diǎn)，美國國家科學(xué)基金會(huì)宣布：激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）和處女座引力波天文臺(tái)（Virgo）于2017年8月17日首次發(fā)現(xiàn)雙中子星并合引力波事件，國際引力波電磁對(duì)應(yīng)體觀測聯(lián)盟發(fā)現(xiàn)該引力波事件的電磁對(duì)應(yīng)體。
　　“這是人類第一次同時(shí)探測到引力波及其電磁對(duì)應(yīng)體，這在天文學(xué)及物理學(xué)發(fā)展史上具有劃時(shí)代的意義?！敝锌圃焊吣芪锢硌芯克垩坌l(wèi)星伽馬暴和引力波電磁對(duì)應(yīng)體研究組負(fù)責(zé)人熊少林稱。
　　“時(shí)空漣漪”
　　什么是引力波？就好像有人在水池中央攪動(dòng)水面，水面會(huì)以波動(dòng)的形式傳向四方，極端天體物理過程中，時(shí)間和空間會(huì)在質(zhì)量面前彎曲，并以振動(dòng)的形式向外傳播，這就是人們俗稱的“時(shí)空漣漪”，這些振動(dòng)便是引力波。
　　1916年，愛因斯坦在廣義相對(duì)論框架下首次提出了引力波的設(shè)想，但其存在與否誰都無法確定。雖然存在是個(gè)謎題，但科學(xué)家們探測引力波的腳步并未放慢。
　　2015年9月14日，LIGO團(tuán)隊(duì)捕捉到類似一只鳥兒啁啾聲的信號(hào)，這是由黑洞并合產(chǎn)生的一個(gè)時(shí)間極短的引力波信號(hào)，盡管持續(xù)不到1秒鐘，卻是人類首次探測到引力波。此后，科學(xué)家們又陸續(xù)探測到幾例引力波事件。
　　不過，與以往發(fā)現(xiàn)的雙黑洞并合不同，本次發(fā)現(xiàn)的引力波事件由兩顆中子星并合產(chǎn)生?！袄碚擃A(yù)言雙中子星并合不僅能產(chǎn)生引力波，而且能產(chǎn)生電磁波，即引力波電磁對(duì)應(yīng)體。這次探測，正是天文學(xué)家們期待已久的重大發(fā)現(xiàn)?！毙苌倭终f。
　　2016年，LIGO合作組宣布探測到引力波后，業(yè)界普遍認(rèn)為，引力波研究的下一個(gè)里程碑是發(fā)現(xiàn)引力波事件的電磁對(duì)應(yīng)體?！斑@對(duì)研究引力波事件、宇宙學(xué)以及基礎(chǔ)物理具有不可替代的決定性作用?！笨茖W(xué)家們認(rèn)為，證實(shí)引力波確實(shí)存在，將徹底改變物理學(xué)對(duì)宇宙的認(rèn)知?？茖W(xué)家將能夠由此研究大爆炸事件的后續(xù)影響，并能夠更精確地觀察宇宙中遙遠(yuǎn)的角落。此外，源自大爆炸的引力波還能幫助科學(xué)家更好地理解宇宙的構(gòu)成。
　　中國貢獻(xiàn)
　　對(duì)天文學(xué)家們來說，這的確是一場千載難逢的科學(xué)盛宴：本次LIGO探測到的引力波信號(hào)持續(xù)百秒左右；引力波信號(hào)結(jié)束后大約2秒，美國費(fèi)米衛(wèi)星搭載的伽馬暴監(jiān)測器以及歐洲INTEGRAL望遠(yuǎn)鏡搭載的SPI-ACS探測器，均探測到一個(gè)暗弱的短伽馬暴，跟引力波事件相伴；其后幾天，光學(xué)望遠(yuǎn)鏡還探測到該引力波源發(fā)出的X射線以及射電波段的電磁輻射。
　　在這場天文學(xué)史上極為罕見的全球聯(lián)合觀測中，中國亦扮演了不可或缺的角色——引力波事件發(fā)生時(shí)，僅有4臺(tái)X射線和伽馬射線望遠(yuǎn)鏡成功監(jiān)測到了引力波源所在的天區(qū)，由國家國防科技工業(yè)局和中國科學(xué)院聯(lián)合資助建造的慧眼望遠(yuǎn)鏡便是其中之一。
　　“此前，雖然人們普遍預(yù)計(jì)像本次事件這樣近距離（約1.3億光年）的雙中子星并合產(chǎn)生的引力波閃將極為明亮，但事實(shí)恰恰相反，引力波閃出乎意料地暗弱?！毙苌倭终f，由于引力波在高能區(qū)的輻射十分微弱，一度沒有望遠(yuǎn)鏡能在這個(gè)能區(qū)內(nèi)探測到引力波閃。
　　最初為探測黑洞和中子星等銀河系內(nèi)X射線天體而設(shè)計(jì)的慧眼望遠(yuǎn)鏡，也不例外?！袄^LIGO合作組2016年宣布探測到引力波后，發(fā)現(xiàn)引力波事件的電磁對(duì)應(yīng)體成為最重要的天體物理問題之一?！辫b于此，中國科學(xué)院高能物理研究所對(duì)慧眼望遠(yuǎn)鏡的部分性能進(jìn)一步優(yōu)化，增加了探測引力波電磁對(duì)應(yīng)體的高能輻射能力。
　　“在這些望遠(yuǎn)鏡中，‘慧眼’在0.2-5 MeV能區(qū)的探測接收面積最大、時(shí)間分辨率最好,對(duì)伽馬射線輻射的探測能力最強(qiáng)。憑借強(qiáng)大的探測性能，對(duì)該引力波閃在MeV能區(qū)的輻射性質(zhì)給出了嚴(yán)格的上限?！毙苌倭直硎?。
　　不過，科學(xué)家們的目標(biāo)不止于此。“如果專門探測引力波閃的引力波高能電磁對(duì)應(yīng)體全天監(jiān)測器項(xiàng)目能夠立即立項(xiàng)，并在2020年前發(fā)射升空，趕上與最佳靈敏度的LIGO和Virgo等引力波探測器聯(lián)合觀測，我國在引力波電磁對(duì)應(yīng)體的探測研究上有望達(dá)到國際領(lǐng)先水平?！毙苌倭终f。
　　（原載于《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》 2017-10-24 16版）

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