[科普中國(guó)]-科普：引力波與宇宙級(jí)“盲人摸象”

新華社北京１０月１６日電（記者 黃堃 林小春）最新關(guān)于雙中子星合并產(chǎn)生引力波的發(fā)現(xiàn)備受關(guān)注。許多科學(xué)家評(píng)論說，這標(biāo)志著“多信使天文學(xué)”進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代。那什么是多信使天文學(xué)？打個(gè)比方，這就是宇宙級(jí)的“盲人摸象”。

“我們常說天文學(xué)研究是‘盲人摸象’，因?yàn)橛钪嫣罅?，要了解它太難了，一種手段往往只能了解一個(gè)方面的信息，”中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)科學(xué)傳播中心主任鄭永春研究員說，“引力波提供了一種與以往觀測(cè)方式完全不同的手段，使多信使天文學(xué)進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代?！?/p>

從古人單憑肉眼仰望星辰，到伽利略第一個(gè)將天文望遠(yuǎn)鏡對(duì)向星空，人類曾經(jīng)觀察宇宙的唯一方式就是光線。但這種觀測(cè)不僅受到天氣條件的約束，所獲得的信息也受到可見光載體的限制。

隨著科學(xué)的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到在可見光之外，宇宙中還存在Ｘ射線、無(wú)線電波等看不見的電磁波。通過探測(cè)它們，可以觸摸到宇宙這只“大象”的另外一些方面。比如黑洞的引力讓光線也無(wú)法逃脫，人們無(wú)法看見黑洞，但是它會(huì)釋放出很強(qiáng)的Ｘ射線，讓天文學(xué)家得以分析黑洞的若干性質(zhì)。

“Ｘ射線、可見光、無(wú)線電波都是電磁波，只是波長(zhǎng)不同，所以逐漸發(fā)展出‘全波段天文學(xué)’，就是用各種波段來(lái)研究同一個(gè)天文現(xiàn)象，能得到更客觀和更深刻的認(rèn)識(shí)，”鄭永春說，“還是用‘盲人摸象’打比方，用不同方式摸得多了，宇宙的‘形態(tài)’也能慢慢呈現(xiàn)出來(lái)?！?/p>

引力波的發(fā)現(xiàn)，又提供了一種全新的“摸象”方式。引力波是與電磁波本質(zhì)不同的物理現(xiàn)象，雖然百年前愛因斯坦的廣義相對(duì)論就預(yù)言了引力波的存在，但由于相關(guān)信號(hào)非常微弱，直到２０１５年才由美國(guó)“激光干涉引力波天文臺(tái)”（ＬＩＧＯ）第一次探測(cè)到由雙黑洞合并產(chǎn)生的引力波信號(hào)。

本次ＬＩＧＯ項(xiàng)目組宣布發(fā)現(xiàn)的引力波，來(lái)自距地球約１．３億光年處的雙中子星合并。與黑洞合并只產(chǎn)生引力波不同的是，中子星合并除了產(chǎn)生引力波外，還發(fā)出了大量的電磁波。對(duì)于這次事件，全球約７０個(gè)地面及空間望遠(yuǎn)鏡從紅外、Ｘ射線、紫外和射電等波段進(jìn)行了觀測(cè)。這是有史以來(lái)第一次，人類同時(shí)探測(cè)到來(lái)自同一個(gè)天文事件的引力波與電磁波。

這就是讓天文學(xué)家感到興奮的“多信使天文學(xué)”。引力波和電磁波作為不同的“信使”，可以告訴我們同一個(gè)天文事件在不同方面的信息。美國(guó)田納西大學(xué)天體物理學(xué)教授邁克爾·吉德里說，“多信使天文學(xué)”是天文學(xué)家長(zhǎng)期追求的“圣杯”，將對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的未來(lái)產(chǎn)生巨大影響。

從肉眼觀星到使用望遠(yuǎn)鏡，從“全波段天文學(xué)”到“多信使天文學(xué)”，人類認(rèn)識(shí)宇宙的手段在逐漸豐富，這頭仍有不少謎團(tuán)的宇宙“大象”，最終會(huì)向人類展示出它的真面目。