GW170817

GW170817是雷射干涉重力波天文台（LIGO）和室女座干涉儀（VIRGO）在2017年8月17日觀測到的引力波事件，其出自於兩個中子星併合在一起。在此之前觀測到的幾次引力波事件都是出自於兩個黑洞併合。學者認為，不會觀測到關於黑洞併合的任何相關的電磁波信號。這次中子星併合事件的後續電磁現象也被很多種不同波段的望遠鏡觀測到，這標誌著多信使天文學的新紀元已經來臨。

對於這一次併合事件，至少有三種不同的觀測方法分別見證到不同的現象：
*引力波信號持續長達100秒，顯示出兩個中子星併合所展現出的強度與頻率。通過三角測量與數據分析，從引力波抵達LIGO汉福德、LIGO利文斯頓與VIRGO這三個探測器位置在時間方面的延遲，可以準確地給出波源的大致角度方向。
*費米伽瑪射線空間望遠鏡（Fermi）與國際伽瑪射線天體物理實驗室（INTEGRAL）也偵測到短暫的伽瑪射線暴「GRB_170817A」，其發生在併合事件後的1.7秒時刻。這些探測器對於定位的靈敏度很有限，然而，它們給出的空間方向範圍與引力波探測器給出的方向範圍相互重疊，兩個事件之間相隔短暫的1.7秒，因此學者估計，這兩個事件GW170817與GW170817R，幾乎同時間與同位置被觀測到的概率為5.0×10-8。
*約11小時之後，位於智利拉斯坎帕纳斯天文台的斯沃普望遠鏡，在先前LIGO和VIRGO給出的引力波源區域，發現光學瞬變天文事件「AT 2017gfo」，其位於長蛇座的星系NGC 4993。在後來的幾天與幾周，又有多個望遠鏡分別利用射線、紅外線、光學、X射線波段追蹤這併合事件的餘輝，並且顯示出中子星併合的拋射物質所應具有的特性。

宣告
此一事件於2017年10月16日正式在美國的華盛頓特區和德國的加興宣佈。

這份訊息最早是由德州大學奧斯丁分校的天文學家克雷格·惠勒（J. Craig Wheeler）於8月18日在推特發佈：“LIGO惊人新发现，引力波源伴有光学对应体。超乎想象！”他後來又刪除了這份訊息，並對以非正式途径公布資訊的行為表示道歉。後來，有些人追查這傳言，他們報告，在幾個主要望遠鏡的公開紀錄裡，各個觀測項目的先後順序曾被暫停執行，以便排出時段優先觀測橢圓星系NGC 4993，其位於長蛇座，距離地球約，是至今為止（2018年），離地球最近的一次引力波偵測事件。參與的幾個機構早先拒絕對此傳言做說明，只公告聲明有幾個探測器發現異常的現象需要分析，直至2017年10月16日才發表了官方聲明。因此「幾乎同時警旗」已自動舉起。約在併合事件的40分鐘之後，於13:21:42 UTC，LIGO/Virgo團隊又發布了GCN報告（GCN circular），宣布非常可能發現了伴隨著伽瑪射線暴的中子星併合事件，還給出大致的引力波源位置。在17:54:51 UTC，这三个探测器将信号源定位在南天的一个31平方度的90%内。仔細分析Fermi數據可以揭示，GRB 170817A分為兩個組分。第一個組份是主脈波，其時期是從併合事件的0.320秒前至0.256秒後，它的最佳擬合是，即被指數截止的冪定律。第二個組份是弱尾巴，其緊跟在主脈波之後，為主脈波的34%，頻譜類似軟黑体頻譜，溫度約為108K。]]
的X射線相機拍攝到的頻譜合成圖展示出，星系NGC 4993的千新星在被偵測到之後的12天時期裡的變化。每一組頻譜包括從近紫外線至近紅外線的各種電磁頻帶，它們共同揭露了星體隨著亮度變得黯淡而怎樣變得更紅。]]
被發布給其他研究團隊的一系列通知與報告，包括於 13:21 UTC 發布的伽瑪射線暴與引力波觸發的GCN報告，以及於 17:54 UTC 發布的三台 LIGO 引力波探測器所給出的天空定位GCN報告，促使了很多巡天調查與機器人望遠鏡立即進行大規模探索。}}

SSS團隊對於LIGO給出的天空區域進行巡天，找到了一個新的暫現源和其所位居的宿主星系，並且給出的離地球距離跟單獨使用引力波所估算出的距離相符合。由於已偵測到光學源，因此定位的準確性獲得大量改善，不確定性從幾十角度減低至0.0001角度，所以很多大型地基望遠鏡與空間望遠鏡能夠在之後的幾周持續地觀測光學源。在併合事件的15.3小時候，雨燕衛星開始偵測到明亮的紫外線。
AT 2017gfo的確是GW170817的後果，這可以由幾個強而有力的證據來證實：
#光學源的顏色演化與頻譜不同於其它任何已知超新星。
#宿主星系的距離與引力波探測器的獨立估算相符合。
#在引力波探測器的天空定位區域沒有發現任何其它光學源。
#在併合事件發生前的各種影像存檔裡，在AT 2017gfo的位置並沒有找到任何星體，因此排除該星體是在銀河系裡的前景變星的可能。

偵測微中子
在觀測到GW170817的消息被發布之後，IceCube微中子觀測站、心宿二微中子觀測站與皮埃爾·奧杰觀測站都嘗試探測伴隨的高能量微中子，然而在併合事件發生的500秒前後期間與14天期間，它們都沒有觀測到顯著的來自於GW170817的微中子。學者認為，這是因為微中子噴流的噴射方向並不是指向地球，而是與波源地球軸線呈大角度的差角距。假若能夠探測到微中子，則可揭露更多關於合併事件的信息，例如，併合事件所涉及到的強子的能量與密度、能量耗散機制。

併合細節
這次事件的引力波相當響亮，是至今為止（2018年）最響亮的一次，在《天文物理期刊通訊》的一集特刊裡的32篇論文。長久以來，學者就猜想，假設參與併合的兩個緻密星體之中，至少有一個是中子星，則這併合事件會產生一大籮筐的電磁現象。如今，GW170817已被偵測到發射無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、伽瑪射線，因此證實了學者的猜想無誤。不單如此，GW170817能夠對於併合事件給出更為詳細的描述：從觀測獲得的電磁現象數據，學者能夠對於併合事件給予準確定位，並且辨認出它的寄主星系，還能夠研究併合事件所排放出物質的物理行為，例如，相對論性噴流與非相對論性噴出物的來龍去脈。

這次併合事件證實了千新星存在，更詳細地說，千新星是因中子星併合而產生的天文現象。中子雙星的旋近與併合會排放出很多豐中子的原子核，其會通過一系列捕獲中子而快速增長，然後又通過放射性衰變快速變為另一種化學元素，這過程稱為R过程。千新星的驅動倚賴的就是R过程的放射性衰變。之前於2013年6月，學者曾經觀察到一次千新星，但是由於發生位置離地球很遠，因此信號極為微弱。這次千新星的信號很強烈，非常明顯地展示出中子雙星併合後的R过程。另外，在中子雙星四周的排放物質因R过程而發射出的大量光波，會因為重元素吸收藍波段而變得越來越紅。令人驚訝的是，這次千新星所展示出的行為跟理論預測相當一致。

對於電磁波與引力波之間的波速差，GW170817給出上限。假定第一顆光子的發射時間是在引力波發射峰值時間之後的1秒至10秒之間，則引力波與電磁波之間的波速差 vGW − vEM 被限制在光速乘以 −3×10−15 與 +7×10−16 之間，比先前的上限改善了14個數量級。{{efn|先前對於電磁波與引力波之間的波速差被限制為±20%。對於設定引力子質量上限、總括而言，由於GW170817對於引力波與電磁波的波速差所給出的嚴格限制，任何新式的替代理論，必須假設引力波與電磁波的傳播速度相等。

註釋
参考文献
外部链接

• [http://ligo.org/detections.php Detections] – LIGO