10月3日，瑞典科学院才将2017年的诺贝尔物理学奖授予为激光干涉仪引力波天文台（LIGO）以及在引力波研究方面做出重要贡献的三位科学家，现在又在引力波的探测方面有了新的突破性进展。这一方面证实了诺贝尔物理学奖颁奖的合理性，另一方面也将改变科学家们研究天体的方式。

一、观测到新型引力波

北京时间10月16日晚上10点，包括紫金山天文台和美国宇航局在内的全球数十家天文研究机构联合宣布，科学家们检测到了一种新型的引力波，来自中子星合并事件。

1916年，爱因斯坦最早在它的广义相对论中提出了引力波的预言。但对引力波的直接探测还要等到100年后的今天。

里程碑事件出现在2015年9月，LIGO首次单独探测到引力波，由质量分别相当于29个太阳和36个太阳的两个黑洞合并时发出。

2015年12月，LIGO再次单独探测到引力波，信号来源于距离地球14亿光年的两个分别约14倍太阳质量和约8倍太阳质量黑洞的合并。

2017年1月，LIGO第三次单独探测到引力波，其中一个黑洞的质量约为太阳的31倍，另一个则是太阳质量的19倍。

 2017年8月14日，LIGO的两台干涉仪和欧洲“处女座”（ Virgo）引力波探测器几乎同时捕获到了最新引力波事件，由两个质量分别为太阳质量31倍和25倍超大黑洞合并产生。

以上四次探测的都是两个黑洞合并所产生的引力波。因为黑洞无法直接观测到，所以这些探测都是“只闻其声，不见其人”，找不到对应的天体。没想到3天之后，又有了新的发现！

2017年8月17日，LIGO下属的两台分别位于华盛顿州和路易斯安纳州的引力波探测器都接收到了一个持续大约100秒的信号，这样的长度远远超过了此前黑洞合并过程产生的，持续时间仅有不到一秒钟的引力波信号。科学家们立刻意识到，这正是他们梦寐以求的由双中子星合并产生的引力波。

中子星是大质量恒星在发生超新星爆发死亡后留下的残骸，它们是宇宙中最奇异的天体类型之一，是最接近黑洞但没有变成黑洞的天体，它们的密度极大，仅次于黑洞。一汤匙的中子星物质几乎相当于全世界70亿人的体重加在一起的总和。LIGO探测到的这个引力波信号，有两颗质量分别为1.1倍以及1.6倍太阳质量的中子星合并而成，距离地球大约1.3亿光年。

前四次引力波信号都只是听了个响，但没见着真身。但这回不同！科学家们找到了产生这次引力波信号的天体在天空中的位置，并且调动全球各地的望远镜对它进行了详细观测！

二、团队合作结硕果

第五次探测到的引力波事件代号GW170817，意思是它是在2017年8月17日被探测到的。位于意大利比萨附近的欧洲Virgo引力波探测器同样探测到了这次信号。几乎与此同时，正在太空运行的美国宇航局费米伽马射线探测器锁定了一次伽马射线爆发事件，伽马射线爆发的方向与引力波信号指示的方向一致。

这些测量的信息使得科学家们得以将本次引力波信号的来源圈定到一片很小的天空区域内。研究团队决定将这些信息分享给全球各地的同行们，请求他们的协助，调用全世界的地面和太空望远镜设备对这一来源方向进行协同观测。全球有几十台天文设备对GW 170817开展了随后的观测，确定这次的引力波事件发生在距离地球1.3亿光年之外的编号为NGC 4993的星系中。

自北京时间2017年8月18日21：10起（即距离此次引力波事件发生24小时后），中国南极巡天望远镜AST3合作团队利用正在中国南极昆仑站运行的第2台望远镜AST3-2对GW 170817开展了有效的观测，此次观测持续到8月28日，期间获得了大量的重要数据，并探测到此次引力波事件的光学信号。这些数据和全球其他天文台的观测结果一起揭示了此次双中子星并合抛射出1 %量级太阳质量（超过3000 个地球质量）的物质，这些物质以0.3倍的光速被抛到星际空间，抛射过程中部分物质发生核合成，形成比铁还重的元素。

全球各地的专业人员通过各种设备，在电磁波的各个波段——从射电波段到X射线波段，对这个目标进行了观测。

三、新的发现

1、解释了超重元素的起源

科学家们知道在宇宙大爆炸时产生了大量轻元素，主要是氢和氦，除此之外在元素周期表上一直到铁的所有这些元素，基本都是在恒星内部的核聚变过程中产生的，但比这质量更大的元素究竟如何产生，一直未能得到很好的解释。

这次的引力波观测，科学家们直接观测到了金和铀等元素产生的放射性荧光，地面红外线望远镜也探测到了中子俘获过程，从而首次提供确凿证据证实中子星合并就是宇宙金、铂等超铁元素的主要起源——它们可以在中子星的合并过程中被产生出来。每次这样的合并事件都能产生质量超过一个地球的贵金属，比如珀金和黄金，还有很多非常稀少的稀土元素。8月17号观测到的这次中子星合并事件，就产生了相当于10倍地球质量的黄金和铂金。

2、验证了引力波的传播速度等于光速

此次研究证明，引力波的传播速度的确正如理论所预言的那样，是以光速传播的。之所以这样说，是因为美国宇航局的费米空间望远镜探测到伽马射线信号的时间只比引力波天文台观测到引力波信号的时间晚了大约2秒钟。

3、矫准宇宙膨胀速度

此前观察到的引力波都来自黑洞，黑洞完全是由扭曲时空组成，而中子星却是一个确实存在的星体。中子星引力波可以用来直接测量到引力波源头的距离，而相应的电磁信号给出了速度，由此可以用来校准宇宙膨胀速度，从而进一步回答宇宙从哪里来，又往哪里去等重大问题。此前借助各种参照，比如超新星爆发或者宇宙微波背景辐射标定的描述宇宙膨胀的参数，也就是所谓的哈勃常数数值一直不够精准，而引力波将有望成为新的定标工具。

4、跨入多信使天文学时代

第一次同时观测到来自同一天文事件的引力波和电磁波，通过X光、紫外、可见光、红外线及射电波的观测，使得科学家确认引力波源的位置成为可能。这一事件展示了引力波与电磁波等不同研究团队之间开展合作的重要性，也标志着多信使天文学跨入新时代。

引力波天文学才刚刚开始，随着科学技术的向前发展，引力波观测将为宇宙学、天文学、天体物理学、核物理学和引力学以及其他领域带来更多见解。