警告:倒数十秒,重力波来了

2017年8月17日,美国LIGO重力波干涉仪观测到特殊的重力波,并在事件发生后40分钟将消息透露给全球天文界。世界各地天文台收到消息后迅速接力观测,希望捕捉伴随重力波事件发生的电磁波。

这次事件称为GW170817,是目前科学家观测到的少数双中子星整合事件之一。因为仪器灵敏度的限制或其他自然因素,重力波观测多来自黑洞整合事件,但随着美国LIGO和欧洲Virgo等大型重力波干涉仪不断升级,双中子星整合的观测样本有望增加更多。

GW170817之所以获得许多关注,是因为一般的黑洞整合事件会吞噬几乎所有撞击产生的能量,电磁波、微中子及高能粒子都无法逃离“事件视界”。而中子星没有事件视界,除了重力波,其他在碰撞前后产生的一系列电磁波、微中子都有机会观测到。

重力波非常微弱,科学家必须做大量数学处理才能将信号从背景噪声挑出,甚至于GW170817的观测警报迟至40分钟后才发出。为了尽可能让重力波的伴随事件不遗漏,科学家努力减少警报的延迟时间。

借由双星高速绕旋并靠近的信号,美国宾州大学Surabhi Sachdev尝试在整合发生前发现事件。LIGO及Virgo内部本身就有重力波预警检测渠道:GstLAL。Sachdev团队分析GstLAL性能,模拟数据集中,GstLAL能在整合发生前10~60秒确认许多预警信号。

Sachdev与团队预测,当LIGO和Virgo达到一定灵敏度时,有接近一半的双中子星整合事件至少能在整合前10秒发现,提供快速的天区定位和观测警报,为大型天文台保留更多捕捉高能电磁波及微中子爆发的机会。如果能以多重渠道观察,将帮助科学家了解对中子星的磁场、超铁元素的合成,或许还能一窥快速无线电爆发源之谜。

中子星整合的重力波如涟漪在时空蔓延。此为示意图,非重力波真实面貌。(Source:AAS NOVA)