LIGO与VIRGO在2017年8月17日,首次观察到由中子星融合所放出的重力波GW170817。
目前为止,LIGO与VIRGO所侦测到的所有重力波事件都是由两个黑洞融合所产生的。当两个质量都在数十个太阳质量的黑洞互相融合的时候,随着两个黑洞越来越靠近,相对旋转的速度会越来越快,最后两者二合为一,并在合并之后把相当于数个太阳质量的能量一口气放以重力波的形式释放出来。
但是由于两个黑洞合并之后还是黑洞,因此黑洞融合的过程基本上除了重力波之外,没有其它可以观测的特征,几乎可以说是安安静静,相当低调的合并。
不过除了黑洞合并之外,宇宙中至少还有另一种可能的组合也会是放出重力波,那就是中子星的合并。当两个中子星相互碰撞的时候,基本上跟黑洞合并的状况差不多,也是两个中子星互相围绕旋转,然后越靠越近,最后两个中子星碰在一起。但是与黑洞相碰撞不一样的是,黑洞合并基本上没有任何其他讯号,但是中子星碰撞时,除了重力波之外,还会放出相当大量的电磁波讯号。简单的说,就相当于是一场宇宙中的超级烟火秀。
LIGO与VIRGO在2017年8月17日所看到的重力波事件GW170817就是由中子星融合所产生的。中子星顾名思义,是由中子所形成,体积不大,但是密度却很大。一般来说一个跟太阳一样重的中子星,半径大概只有十公里左右,可以想见其密度之大。事实上中子星的质量一般都在十个太阳以下。
两个中子星融合的过程中,因为中子星的质量较小,所以相对于黑洞的融合,中子星的融合过程更久,会放出讯号较小,但是时间更长的重力波。这次的重力波事件,总长度几乎维持了100秒。根据这么长的观测结果,物理学家推论出参与这次的重力波的两个中子星质量大约是0.86与2.26个太阳质量,与一般估计的中子星大小差不多。
如果这真的是两个中子星的融合,最后一定会放出大量的光。现在一共有三个重力波侦测站,且观测时间长达一百秒,物理学家可以相当精确的定位出事件发生的方向,并通知全世界各个波段的望远镜一起朝指定的方向进行观测。
根据初步的观测结果,两个gamma射线望远镜,分别是Fermi与Integral,观测到重力波后的1.7秒,朝重力波事件的方向观测到了短超新星爆炸,几乎可以认定是两个中子星融合之后所放出的光,也是此次重力波事件为中子星融合的最强而有力的证据。随后其他的天文望远镜也在同一区域看到了对应于中子星合并的特征。而物理学家由重力波观测与短超新星爆炸两事件间隔的1.7秒,可估算重力波的传递速度。
这次LIGO与VIRGO所观测到的中子星合并事件,可以说是人类史上第一次仔细观察中子星合并情形,几乎是实况转播。而透过许多望远镜的同步观察,将有助于对中子星的特性更深一层的了解。无论如何,重力波天文学正在逐步改变我们对宇宙的认识,现在只是刚开始而已。