南极巡天望远镜团队自述：来自中子星并合的引力波

　　撰文 | 胡镭 等

　　科学背景

　　引力波是一种不同寻常的波动。简单来说，引力波是当物质的分布随时间发生变化时产生的“时空涟漪”。波一般人都很熟悉，一块石头被丢进水里在湖面上会产生的波纹。但时空的波动和物质的波动确有根本区别。当引力波从宇宙深处传到地球表面的时候，地球上所有的物质都会随之波动，不管重如泰山或轻如鸿毛都会一起随引力波波动。不仅如此，所有的时钟无论多么精确都会相应地时快时慢。

　　1916年，爱因斯坦的广义相对论预言了引力波的存在。广义相对论的其它预言如光线在引力场中弯曲、水星近日点进动以及引力红移效应都已获观测验证，唯有引力波是爱因斯坦广义相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图” 。根据广义相对论，物质“告诉”时空怎样弯曲，而时空“告诉”物质如何运动。当物质的分布随时间而变化时，就有可能产生引力波这种“时空涟漪”。宇宙中每时每刻都充满着时空涟漪，波长（频率）和幅度各不相同。不过，这些时空涟漪的幅度非常小，只有那些发生急剧变化的天体，才能够辐射有可能被现有科学技术设备探测得到的引力波。这些天体，包括了黑洞、中子星等极端致密星构成的双星系统，它们因为不停的辐射引力波而损失能量，相互间距离就越来越近， 最后发生相互碰撞而并合成一个更大质量的黑洞。致密双星在并合前辐射的引力波能量虽然很大，但在时空本身所引起的涟漪却非常小，目前的技术尚无法直接探测。