中央大學與國際GROWTH 團隊合作 首次確認由中子星相撞的重力波事件

【本刊訊】2015年,科學家首次偵測到了重力波的存在。而近期,由中央大學天文所研究團隊參與美國加州理工學院所主導的「全球瞬變現象聯測網(Global Relay of Observatories Watching Transients Happen, GROWTH)」,成功將重力波偵測器所偵測到的結果加以確認來源。而這項最新研究成果也發表在Science期刊中。





早在19世紀初,愛因斯坦發表廣義相對論時就預測了重力波存在,認為重力是時空發生彎曲的結果,在宇宙中所發生的活動會引起時空曲率以波的形式向外傳播的擾動。不過,由於重力波的偵測極為困難,只有在極度緻密的天體,例如黑洞、中子星等天體合併或爆炸才會發出足夠的訊號。

為了證實愛因斯坦的預測,無數科學家嘗試用各種方法來偵測重力波的存在。由魏斯(Rainer Weiss)、索恩(Kip Thorn)及巴利許(Barry Barish)領導的研究團隊開發出觀測設備——雷射干涉重力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, LIGO),在2015年9月14號首次探測到由兩個黑洞合併所產生的重力波,之後陸續觀測到合計4次因黑洞合併
所產生的重力波,驗證了愛因斯坦廣義相對論的預測。

而研究團隊也因為成功偵測出重力波的這項發現,因此,今(2017)年諾貝爾物理獎頒發給他們以表彰建造重力波偵測器和人類首次偵測到重力波的成就。然而,由於前幾次重力波事件只有美國的LIGO偵測器進行觀測,對於重力波源的定位能力有限,無法得知重力波源自哪一個星系。

和人類首次偵測到重力波的成就。然而,由於前幾次重力波事件只有美國的LIGO偵測器進行觀測,對於重力波源的定位能力有限,無法得知重力波源自哪一個星系。

於是,GROWTH團隊和其全球聯測網,在往後2個星期利用全球各波段的望遠鏡,包含可見光、紅外線、無線電及X射線波段,持續追蹤觀測,將觀測結果與中子星合併理論模型進行比較後,發現GW170817重力波與LIGO前幾次因黑洞合併造成的重力波事件不同,確認這是由兩個中子星碰撞合併所產生的重力波事件。

研究團隊也表示,由於現今的超新星爆炸理論無法解釋宇宙中重金屬的形成,而藉由這次研究也發現了在中子星合併的過程會產生比鐵更重的元素,將有助於解釋重金屬的形成。GROWTH團隊這次偵測到中子星合併所產生的重力波與後續的多波段觀測,除了是首度發現外,更是重力波天文學的一大突破。



中央大學,〈首次目睹產生重力波的中子星相撞 天文所參與全球聯測成果登上《Science》〉,2017年10月17日。

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