天文物理取得重大突破。美國、歐洲和中國的科學家16日宣布首度觀測到兩個高密度中子星激烈碰撞產生的重力波和光，再次驗證大科學家愛因斯坦廣義相對論中重力波以光速傳播的預言，也有助於人類了解黃金這類貴金屬的來源。

今年八月間  歐美三地首度觀測到

這兩個中子星是距離地球約1億3000萬光年之處產生碰撞，設在華盛頓州與路易斯安那州的雷射干涉重力波天文台(LIGO)以及義大利的處女座干涉儀(Virgo)在今年8月17日首度觀測到這次碰撞產生的重力波。

大約兩秒鐘後，位於地球和位於太空中的天文觀測站又偵測到以伽瑪射線形式傳來的光，分析顯示可能來自相同來源。

借助重力波  探究宇宙黃金製造廠

科學家表示，這些重要的觀測結果解決了一些存在已久的謎題，揭露了地球與宇宙其他地方重金屬的來源，也破解了衛星偵測到神秘輻射爆發脈衝的來源。

科學家指出，中子星碰撞是宇宙的「巨型黃金製造廠」，借助重力波探究中子星，可以讓人類窺見金、銀等超鐵元素，是如何在宇宙「盛大焰火」中產生的。

全球70天文台 見證宇宙超級煙火秀

美國的LIGO與全球70個天文台16日在華府國家記者俱樂部舉行記者會，宣布這次新的重力波發現。科學家去年首次發現兩個黑洞相撞產生的重力波，此次新觀察到的重力波，則由兩顆中子星相撞產生。

這次發現是物理學家首次能在可見光下，直接觀測到重力波。來自加州理工學院物理學家、LIGO執行主任瑞茲(David Reitze)在記者會中形容這次碰撞是「宇宙中最炫麗的一次超級煙火秀」。

黃金白金與鈾  從何而來將得以確認

新發現將為物理界提供一種研究宇宙、解開暗能量等謎團的新途徑，包括了解黃金、白金、鈾從何而來。科學家指出，重力波為人類打開一扇觀測宇宙、了解黑洞和中子星等神秘天體的新大門。了解這些天文現象，將有助人類理解宇宙的起源。

美聯社報導，最新發現的中子星碰撞，噴發出亮藍色高熱殘骸，密度極高且很不穩定。這些殘骸部分形成重元素，如金、白金和鈾。科學家過去就認為這類碰撞可產生足夠能量創造較重的元素，但直到實際觀測到才得以確認。

LIGO天文台  前四次記錄黑洞重力波

創建LIGO的三位天文物理學家剛因他們發現重力波的貢獻，獲得2017年諾貝爾物理學獎，三人分別是85歲的魏斯、77歲的索恩和81歲的巴利許。

LIGO天文台為全球最大的重力波觀測天文台，之前已記錄了四次由劇烈爆炸產生的重力波。四次的重力波均是黑洞相撞產生。

這一次發現重力波「GW170814」是美國的LIGO物理實驗團隊與歐洲處女座(Virgo)干涉儀天文台的合作成果。雙方合作提高探測敏感度後，兩周內就第五度發現重力波、第一次觀測到由中子星碰撞產生重力波。

學者直呼幸運  罕見觀測到猛烈碰撞

黑洞產生的重力波無法在可見光波段進行觀測 ，但中子星相撞會釋出可見光。科學家將望遠鏡對準位於長蛇座中一處名為NGC 4993的星系，距地球約1億3000萬光年，進行觀測。此一星系中有兩顆成對的中子星，科學家從它們的相撞，發現新型的重力波。

參與這次觀測的美國LIGO物理學家沙頓(Patrick Sutton)說：「非常明顯，宇宙中的重元素有很大部分，也許一半，也許更多，確實是在發生這類碰撞時產生。」義大利Virgo物理學家瑪西亞．布蘭奇西(Marica Branchesi)在記者會表示這是眾多極為猛烈碰撞的其中一次，很幸運被偵測到。

見光又見重力波   觀測天文的轉捩點 

中子星是巨大的恆星燃料耗盡後爆炸和死亡剩下的壓縮核心。直徑約20公里的中子星質量就略勝太陽，輻射和密度都極高，上面的一小塊物質重量就有如聖母峰。

先前就有理論指出，這樣兩個星體合在一起，將在時空中產生名為重力波的漣漪，還會出現高能輻射的閃光，稱為伽瑪射線爆發。

卡地夫大學(Cardiff University)物理與天文學院的專家沙夏普拉卡希(Bangalore Sathyaprakash)說：「這次事件象徵觀測天文學的轉捩點，將促成珍貴的科學研究成果。」

LIGO執行主任瑞茲，16日在華府國家俱樂部記者會上與多國共同宣布「看到」碰撞後的重力波。(美聯社)

義大利處女座Virgo物理學家布蘭奇西，16日在華府國家俱樂部記者會上與多國共同宣布「看到」碰撞後的重力波。(歐新社)

威力強大的哈伯天文望遠鏡在今年8月17日偵測到新一波重力波後的12小時，立即確認波源來自扁豆狀銀河系NGC4993。(歐新社)

多國天文學家16日宣布，首次直接探測到雙中子星碰撞產生的重力波和電磁信號，這為認識宇宙提供了電磁天文學單獨所不能實現的新機會。天文學家推測的金元素起源也在此次探測中得到證實。

為什麼中子星重力波研究成果引起天文界震動？原因有三。

首先，第一次探測到雙中子星碰撞。LIGO項目組成員、美利堅大學天體物理學家格雷哥里．哈里說，此前觀測到的重力波均來自黑洞。黑洞完全由扭曲時空構成，而中子星卻是一個切實星體，觀測兩個中子星碰撞與觀測兩個原子核合併「並沒有什麼不同」，因此能深入瞭解核物質的行為。

哈里說，中子星重力波可以用來直接測量到重力波源頭的距離，而相應的電磁信號給出了速度，由此可用來校準宇宙膨脹速度，從而進一步回答宇宙從哪裡來、又往哪裡去等重大問題。

其次，第一次同時觀測到來自同一個天文事件的重力波和電磁波。通過Ｘ光、紫外、可見光、紅外及射電波的觀測，使得確認宿主星系成為可能。這一事件展示了重力波與電磁波等不同研究團隊之間開展合作的重要性，也標誌著多信使天文學跨入新時代。

第三，地面紅外望遠鏡探測到了中子俘獲過程，從而首次提供確鑿證據證實中子星碰撞就是宇宙金、鉑等超鐵元素的主要起源，而之前天文學家只是推測。

中子星是目前已知最小、最緻密的恆星，由大質量恆星在生命最後階段經過超新星爆發形成，與太陽同質量的中子星直徑只有20公里，一小勺中子星物質的質量可達10億噸。由於中子星在宇宙中很常見，天文學家一直期待著發現雙中子星碰撞的重力波信號。

哈里說，如果沒有重力波研究，中子星的許多性質都將是長期懸而未解的謎，包括在強引力作用下怎麼彎曲變形、合併時會發生什麼情況、質量多大時會形成黑洞等。

不過此次事件中，雙中子星碰撞之後變成了什麼，依然沒有答案。科學家列出了兩種可能，一種是變成了質量非常大的中子星，另一種是變成了黑洞。但不管是什麼，它的質量約相當於2.74個太陽。

兩顆中子星相撞，科學家觀測到了重力波。 (Getty Image)

科學家觀測到兩顆中子星相撞的重力波，可以說「來得早不如來得巧」，發生在觀測裝置同時都運作的時間，令研究團隊十分驚喜。

這股重力波訊號發生的時間，恰好在全球三座觀測裝置「雷射干涉重力波天文台」(LIGO)同時運作期間。其中兩座預定在觀測到訊號的八天後關閉，進行為期一年的檢修；而另一座在歐洲的天文台觀測器，則是今年8月才重新啟動。

西北大學天文物理學者馮文懷說：「我們本來覺得『噢，看看就好，反正也不能觀測到什麼』。」

雪城大學物理學家薩森(Peter Saulson)說，8月17日清晨，位於華盛頓州的LIGO發出唧唧聲，因為這架LIGO每數小時會發出錯誤訊號，一開始研究人員還必須和路易斯安納州李文斯頓的LIGO確認並手動分析數據，這才發現，觀測器攔截到這波訊號的最後一秒鐘，正是證明中子星重力波的完美證明。

事實上，觀測器記錄到的「唧唧聲」，正是這股重力波的低頻轉至高頻時的聲響，也讓研究人員確定這不同於黑洞相撞發生的重力波。這個聲響短短不到一秒，其速度是光速的三分之一。

義大利的LIGO雖未記錄到這股重力波，但透過其他機器的數據，證明了華盛頓州LIGO的觀測正確，且間接證明義大利LIGO位於重力波的觀測盲點。三架LIGO的合作，抓住了這次觀測重力波的機會。

另一項發現是，在觀測到重力波的兩秒鐘後，科學家也發現一股巨大的短伽瑪射線以高能量射線爆。天文物理研究通常是鎖定觀測長伽瑪射線，科學家觀測到距離最近的一次線爆，發生在18億光年外，但8月17日觀測的線爆在距地球1億3000萬光年處，距離一口氣拉近15倍，是研究團隊的另一驚喜。