本世紀天文學最重要發現! 中子星合併產生重力波 臺灣研究團隊參與其中

愛因斯坦的廣義相對論,預測了「重力波」, 100年後,美國3位學者(Rainer Weiss、Barry C. Barish、Kip S. Thorne)所成立的「宇宙重力波雷射監測站 」(LIGO) ,終於在2016年初首度直接偵測到重力波,並在今年摘下諾貝爾物理桂冠。而今年8月,誕生了可能是天文學這世紀最重要發現-「人類首次在宇宙中偵測到由中子星合併產生的重力波」,臺灣研究團隊也參與其中,研究成果也躍上國際頂尖期刊《科學》(Science)!         

什麼是「重力波」?愛因斯坦的廣義相對論,預測了「重力波」,也就是兩個質量相當大的物體,像是黑洞,互相環繞或碰撞時,會改變時空彎曲的狀態,時空會被扭曲成漣漪狀,能量透過漣漪向外傳遞,這就是「重力波」。

到底重力波存不存在?100年後,美國3位學者(Rainer Weiss、Barry C. Barish、Kip S. Thorne)所成立的「宇宙重力波雷射監測站 」(LIGO) ,終於在2016年初首度直接偵測到重力波,也讓他們在今年摘下諾貝爾物理獎。不過宇宙中前4次重力波事件都與黑洞合併有關(1個黑洞約20到30個太陽質量),因為黑洞合併沒有光,無法準確定位發生所在星系,而人類最新從宇宙中發現的重力波,卻由中子星合併產生,帶有光,讓人類得以第一次偵測到!

中央大學天文研究所團隊博士後研究員俞伯傑興奮地說,沒想到暑假某一晚從逢甲夜市飽餐回來,就發現自己正在參與的研究,可能是本世界天文學界最重要的發現! 他說,3位諾貝爾得主研發出的重力波探測器LIGO與歐洲的重力波探測器Virgo,今年8月17號首度偵測到持續100秒的重力波(各為1.1與1.6個太陽質量的天體合併)(之前重力波事件,測得訊號約持續1秒),立刻向全球的天文學家發布,因為此次發現帶有光,得以測得是發生在某個很小的天區中,在此天區中有49個星系,因此全世界的望遠鏡立刻指向那49個星系,去比對那49個星系和過去有什麼不同,發現在NGC4993星系出現一個很亮的新天體,不論在可見光、紅外線、無線電、X射線等波段,都發出光,全球的天文學家就開始研究它的光如何變化,觀測結果和中子星合併理論模型比較後,確認這次重力波是由兩個中子星碰撞合併所產生。而參與美國加州理工學院主導的GROWTH團隊的臺灣研究團隊,則是利用各種不同波段資料去分析這星系NGC4993恆星形成歷史。

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,因此重金屬(例如黃金)的形成還是個謎,而新的理論認為在中子星合併的過程會產生「快中子捕獲過程」,形成比鐵更重的元素,有助解釋像黃金這類的重金屬形成。因此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,將有助於人類解開宇宙中的重金屬形成的謎團。