【軍武次位面】作者：紅色星空
▲美國激光干涉引力波天文臺(LIGO)的工作人員
北京時(shí)間2017年10月16日22點(diǎn)，美國國家科學(xué)基金會召開新聞發(fā)布會，宣布激光干涉引力波天文臺（LIGO）和室女座引力波天文臺（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，國際引力波電磁對應(yīng)體觀測聯(lián)盟發(fā)現(xiàn)該引力波事件的電磁對應(yīng)體。中國科學(xué)院高能物理研究所表示，我國第一顆空間X射線天文衛(wèi)星——慧眼HXMT望遠(yuǎn)鏡（以下簡稱“慧眼”望遠(yuǎn)鏡）對此次引力波事件發(fā)生進(jìn)行了成功監(jiān)測，為全面理解該引力波事件和引力波閃的物理機(jī)制做出了重要貢獻(xiàn)。
引力波是什么？
引力波是指時(shí)空彎曲中的漣漪，通過波的形式從輻射源向外傳播，這種波以引力輻射的形式傳輸能量。在1916年，愛因斯坦基于廣義相對論預(yù)言了引力波的存在。引力波的存在是廣義相對論洛倫茲不變性的結(jié)果，因?yàn)樗肓讼嗷プ饔玫膫鞑ニ俣扔邢薜母拍?。相比之下，引力波不能夠存在于牛頓的經(jīng)典引力理論當(dāng)中，因?yàn)榕ｎD的經(jīng)典理論假設(shè)物質(zhì)的相互作用傳播是速度無限的。如果要通俗的解釋一下，引力波就是中子星或者黑洞這種天體巨大的吸引力，導(dǎo)致時(shí)間與空間扭曲，并且這種扭曲在太空中傳播，像水中的漣漪一樣蕩開，只不過它非常的微弱，因此在愛因斯坦語言之后的100年才被人類觀測到。
雙子星合并是什么？
中子星（neutron star）是恒星演化到末期，經(jīng)由重力崩潰發(fā)生超新星爆炸之后，可能成為的少數(shù)終點(diǎn)之一，質(zhì)量沒有達(dá)到可以形成黑洞的恒星在壽命終結(jié)時(shí)塌縮形成的一種介于白矮星和黑洞之間的星體，其密度僅小于黑洞。絕大多數(shù)的脈沖星都是中子星，但中子星不一定是脈沖星，有脈沖才算是脈沖星，有脈沖的條件很簡單，高速旋轉(zhuǎn)。這次發(fā)現(xiàn)的兩枚雙子星就是兩個(gè)高速宣傳的中子星，由于兩顆星萬有引力接近，所以他們不僅自身高速旋轉(zhuǎn)，還互相纏繞旋轉(zhuǎn)，在兩顆星合并的時(shí)候，爆發(fā)出巨大的引力波與電磁信號，因此才能傳到地球，此前觀測到的4次引力波都是來源于黑洞合并。黑洞合并無法傳出電磁信號，因此其引力波對廣義相對論的驗(yàn)證沒有深入挖掘的潛力。觀測到引力波之后，很多科學(xué)家就斷定，如果能夠觀測到引力波合并的電磁信號，那將會是對廣義相對論最有力的論證。這次觀測到雙子星合并對天文學(xué)來說是一次重大突破，可以視作探索太空技術(shù)進(jìn)步的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
▲美國激光干涉天文臺
“慧眼”望遠(yuǎn)鏡是什么？
美國東部時(shí)間8月17日8時(shí)41分（北京時(shí)間20時(shí)41分），美國“激光干涉引力波天文臺”（LIGO）捕捉到這個(gè)引力波信號。此后2秒，美國費(fèi)米太空望遠(yuǎn)鏡觀測到同一來源發(fā)出的伽馬射線暴。這是人類歷史上第一次使用引力波天文臺和電磁波望遠(yuǎn)鏡同時(shí)觀測到同一個(gè)天體物理事件，標(biāo)志著以多種觀測方式為特點(diǎn)的“多信使”天文學(xué)進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代。此前科學(xué)家以為雙子星合并的電磁信號會比較強(qiáng)，但實(shí)際上卻非常微弱，全球僅4個(gè)望遠(yuǎn)鏡觀測到，慧眼就是其中之一。
▲“慧眼”衛(wèi)星上的硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡
慧眼”全稱硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星（HXMT），是繼中歐合作地球空間探測雙星，“悟空”號暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星和“墨子”號量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星之后，我國又一顆重要的空間科學(xué)衛(wèi)星。衛(wèi)星設(shè)計(jì)壽命4年，呈立方體構(gòu)型，總質(zhì)量約為2500 kg，裝載高能、中能、低能X射線望遠(yuǎn)鏡和空間環(huán)境監(jiān)測器等4個(gè)探測有效載荷，可觀測1～250keV能量范圍的X射線和200keV～3MeV能量范圍的伽瑪射線。衛(wèi)星采用直接解調(diào)成像方法，通過掃描觀測可以完成寬波段、高靈敏度、高分辨率的空間X射線成像，具有復(fù)雜的熱控保障、對地測控與數(shù)傳保障以及載荷長期工作下的能源保障能力。
▲慧眼衛(wèi)星在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心采用長征四號乙火箭發(fā)射
據(jù)國防科工局介紹，“慧眼”主要工作模式包括巡天觀測、定點(diǎn)觀測和小天區(qū)掃描模式。衛(wèi)星發(fā)射入軌后，將開展四個(gè)方面的空間探測活動：一是將對銀道面進(jìn)行巡天觀測，發(fā)現(xiàn)新的高能變源和已知高能天體的新活動；二是通過觀測和分析黑洞、中子星等高能天體的光變和能譜性質(zhì)，加深對致密天體和黑洞強(qiáng)引力場中動力學(xué)和高能輻射過程的認(rèn)識；三是在硬X射線/軟伽瑪射線能區(qū)獲得伽馬射線暴及其它爆發(fā)現(xiàn)象的能譜和時(shí)變觀測數(shù)據(jù)，研究宇宙深處大質(zhì)量恒星死亡以及中子星并合等導(dǎo)致的黑洞的形成過程；四是探索利用X射線脈沖星進(jìn)行航天器自主導(dǎo)航的技術(shù)和原理并開展在軌實(shí)驗(yàn)?？梢哉f“慧眼”望遠(yuǎn)鏡生逢其時(shí)，正好遇到了雙子星合并。
