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2013年11月，AST3-2在中國(guó)最北端漠河進(jìn)行總體測(cè)試。

高能望遠(yuǎn)鏡團(tuán)隊(duì)部分成員在載荷產(chǎn)品交付前合影。

慧眼望遠(yuǎn)鏡實(shí)物照片
　　10月16日22時(shí)，天文學(xué)界“搞了一件大事情”，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)召開新聞發(fā)布會(huì)宣布，美國(guó)激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）和歐洲室女座（Virgo）引力波探測(cè)器于8月17日首次發(fā)現(xiàn)雙中子星并合產(chǎn)生的引力波事件GW170817。
　　在這一場(chǎng)天文學(xué)的“革命”中，中國(guó)沒(méi)有缺席。中科院的科研人員在最初探測(cè)之后的幾分鐘內(nèi)，就開始了忙碌的觀測(cè)，“中國(guó)身影”活躍其中。
　　“慧眼”記錄下歷史性一刻
　　直到現(xiàn)在，中科院高能物理研究所“慧眼”望遠(yuǎn)鏡伽馬暴與引力波電磁對(duì)應(yīng)體項(xiàng)目組負(fù)責(zé)人熊少林還清晰地記得收到探測(cè)到引力波事件消息的那一刻。
　　“8月17日夜晚原本是很普通的一個(gè)晚上，LIGO當(dāng)晚10點(diǎn)有一個(gè)國(guó)際視頻會(huì)議，但是9點(diǎn)多收到了發(fā)現(xiàn)雙中子星并合的消息?！毙苌倭只貞浀?，“開始我以為這只是測(cè)試，沒(méi)想到是真的，簡(jiǎn)直不敢相信自己的眼睛。”
　　GW170817，讓這個(gè)平凡的夜晚載入了史冊(cè)。
　　“慧眼”高能望遠(yuǎn)鏡主任設(shè)計(jì)師、中科院高能所劉聰展對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者說(shuō)：“當(dāng)晚收到消息后，大家都很興奮，‘慧眼’首席科學(xué)家張雙南老師立馬從家里趕到會(huì)議室，晚上12點(diǎn)左右，大家開始收集分析數(shù)據(jù)，一直忙到凌晨?jī)扇c(diǎn)?！?br/>　　引力波事件發(fā)生時(shí)，全世界僅有4臺(tái)X射線和伽馬射線望遠(yuǎn)鏡成功監(jiān)測(cè)到爆發(fā)天區(qū)，“慧眼”望遠(yuǎn)鏡就是其中之一。
　　熊少林解釋道：“不同波段的望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)范圍不一樣，伽馬射線與其他波段相比非常特殊，只有在引力波爆發(fā)的一瞬間才產(chǎn)生。如果要看引力波電磁對(duì)應(yīng)體的高能輻射，我們稱之為引力波閃，必須在引力波爆發(fā)前后幾十秒進(jìn)行監(jiān)測(cè)。這次引力波事件發(fā)生在南天，北半球的很多地面望遠(yuǎn)鏡看不到，但慧眼望遠(yuǎn)鏡運(yùn)行在太空中，不受地理位置的局限?！?br/>　　由于“慧眼”在0.2~5百萬(wàn)電子伏特（MeV）能區(qū)的探測(cè)接收面積最大、時(shí)間分辨率最好，因此對(duì)GRB170817A在MeV能區(qū)的的探測(cè)能力最強(qiáng)，對(duì)該引力波閃在MeV能區(qū)的輻射性質(zhì)給出了嚴(yán)格的上限，“這也是‘慧眼’重要的原因?！?br/>　　劉聰展說(shuō)：“本次引力波閃能譜比較軟，收到消息后張雙南首席立即決定調(diào)整了衛(wèi)星姿態(tài)，對(duì)LIGO給出的引力波可能發(fā)生區(qū)域進(jìn)行掃描觀測(cè)，但是受限于發(fā)生引力波的區(qū)域與太陽(yáng)相距較近，‘慧眼’未能掃描到后來(lái)證實(shí)的引力波對(duì)應(yīng)體所在的天區(qū)。但是即便沒(méi)有很明確地看到引力波閃高能段的顯著信號(hào)，我們的觀測(cè)數(shù)據(jù)依然對(duì)理論模型給出了重要的限制?！?br/>　　“此次我們反應(yīng)非?？欤?0多個(gè)團(tuán)隊(duì)中，中國(guó)慧眼望遠(yuǎn)鏡是第七個(gè)報(bào)告成果的，在本次引力波事件最重要的發(fā)現(xiàn)論文的正文部分有‘慧眼’的觀測(cè)結(jié)果?！毙苌倭终f(shuō)。此外，“慧眼”的詳細(xì)分析結(jié)果以獨(dú)立論文的形式已于10月16日同步發(fā)表在《中國(guó)科學(xué)：物理學(xué)力學(xué)天文學(xué)》雜志英文版的網(wǎng)頁(yè)版。
　　熊少林將此稱之為“歷史性的一刻”。他說(shuō)：“這是第一次同時(shí)觀測(cè)到來(lái)自同一個(gè)天文事件的引力波和電磁波，意味著不僅能‘看到’它的倩影，還能‘聽到’它的聲音，打個(gè)比方，這有點(diǎn)像2D電影升級(jí)為3D電影，增加了一個(gè)維度，產(chǎn)生了1＋1>2的效果，天體物理的研究也進(jìn)入了一個(gè)新的紀(jì)元?！?br/>　　監(jiān)測(cè)到引力波爆發(fā)天區(qū)時(shí)，“慧眼”試運(yùn)行僅2個(gè)月。項(xiàng)目組通過(guò)對(duì)“慧眼”輔助探測(cè)器的創(chuàng)新性使用，獲得了額外的探測(cè)伽馬暴及引力波電磁對(duì)應(yīng)體的能力，使其成為國(guó)際上正在運(yùn)行的最重要的伽馬射線暴監(jiān)測(cè)設(shè)備之一，大大擴(kuò)展了望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)產(chǎn)出。
　　劉聰展表示，“慧眼”號(hào)監(jiān)測(cè)引力波電磁對(duì)應(yīng)體將變成常規(guī)工作，“只要LIGO有發(fā)現(xiàn)，我們一定會(huì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。”
　　“冒著風(fēng)險(xiǎn)調(diào)整望遠(yuǎn)鏡角度”
　　在LIGO發(fā)現(xiàn)引力波信號(hào)后，全球有超過(guò)50 臺(tái)天文設(shè)備對(duì)GW170817 展開了精細(xì)觀測(cè)，南極巡天望遠(yuǎn)鏡AST3合作團(tuán)隊(duì)利用正在南極運(yùn)行的AST3-2也對(duì)GW170817開展了密集觀測(cè)。
　　南極天文研究中心主任、中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)研究員王力帆說(shuō)：“AST3 望遠(yuǎn)鏡位于南極大陸的最高點(diǎn)冰穹A，其地理緯度為－80度22分。GW170817雖然位于南天區(qū)，但在天球上的赤緯為－23度22分53.350秒，對(duì)AST3來(lái)說(shuō)卻是非?？康仄骄€了。我們需要把望遠(yuǎn)鏡指向距離地面只有二十幾度的方向，AST3在歷年觀測(cè)中從來(lái)沒(méi)有指向過(guò)這么低的位置?！?br/>　　此時(shí)冰穹A漫長(zhǎng)的極夜剛剛結(jié)束，這意味著南極最佳的觀測(cè)時(shí)間段實(shí)際上已經(jīng)過(guò)去。盡管在這樣極端的條件下，王力帆仍然認(rèn)為這值得一試。
　　中科院南京天文光學(xué)技術(shù)研究所副研究員李曉燕說(shuō)：“南極巡天望遠(yuǎn)鏡AST3是南極地區(qū)口徑最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，是由中國(guó)自主研發(fā)的，運(yùn)行時(shí)無(wú)人值守。出于安全考慮，我們?yōu)橥h(yuǎn)鏡做了三限位保護(hù)。為了進(jìn)行觀測(cè)，我們放開了初級(jí)的軟件限位保護(hù)，承擔(dān)了一定風(fēng)險(xiǎn)?！?br/>　　在通過(guò)軟件傳輸指令時(shí)，李曉燕感覺“非常緊張”，生怕遇到意想不到的問(wèn)題?！巴h(yuǎn)鏡裝備有世界上最大的單片電荷耦合器件（CCD），非常嬌貴。由于安全性各方面考慮，CCD沒(méi)有快門，一旦望遠(yuǎn)鏡不能回到比較高的安全位置，極晝的時(shí)候有可能太陽(yáng)直射相機(jī)，把機(jī)器燒壞?！?br/>　　但是對(duì)于AST3合作團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，GW170817是非常重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，“非常有必要冒著風(fēng)險(xiǎn)試一試”。王力帆說(shuō)：“經(jīng)過(guò)前期測(cè)試，我們認(rèn)為出現(xiàn)故障的幾率是可控的，因此決定開始觀測(cè)工作?！?br/>　　北京時(shí)間8 月18日夜晚9點(diǎn)整，繁星再一次密布于冰穹A的上空，在約兩個(gè)半小時(shí)的窗口期內(nèi)，望遠(yuǎn)鏡成功地對(duì)天區(qū)進(jìn)行了不間斷地觀測(cè)，共采集到 21張長(zhǎng)曝光圖像。而正是這段時(shí)間的數(shù)據(jù)，讓團(tuán)隊(duì)最終探測(cè)到了第一例來(lái)自雙中子星合并的光學(xué)對(duì)應(yīng)體信號(hào)。為了盡可能地記錄下對(duì)應(yīng)體亮度隨時(shí)間的演化，觀測(cè)一直持續(xù)到8 月28日。
　　紫金山天文臺(tái)南極天文中心的研究生胡鐳說(shuō)：“當(dāng)我在微信里第一次告訴大家已經(jīng)探測(cè)到GW170817的光學(xué)信號(hào)時(shí)，整個(gè)團(tuán)隊(duì)都非常激動(dòng)?！?br/>　　引力波觀測(cè)仍將繼續(xù)
　　1916 年，愛因斯坦的廣義相對(duì)論預(yù)言了引力波的存在。101年過(guò)去了，引力波的探測(cè)于今年剛剛獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，國(guó)際對(duì)于引力波的研究還將繼續(xù)，中國(guó)的科學(xué)家也作好了準(zhǔn)備。
　　中科院高能物理所的“閃電”計(jì)劃便是其中之一。熊少林說(shuō)：“國(guó)際上沒(méi)有專門探測(cè)引力波電磁對(duì)應(yīng)體的設(shè)備，我們2016年就開始籌劃，希望2020年發(fā)射上天。隨著最近發(fā)現(xiàn)了電磁對(duì)應(yīng)體，這項(xiàng)工作更重要也更緊迫了。我們期待盡快立項(xiàng)?！?br/>　　劉聰展表示，中科院高能物理所在2016年啟動(dòng)了“阿里原初引力波探測(cè)計(jì)劃”，將在我國(guó)西藏阿里地區(qū)建設(shè)一臺(tái)北半球首個(gè)、世界海拔最高的原初引力波探測(cè)望遠(yuǎn)鏡，開展CMB宇宙微波背景輻射觀測(cè)研究，探測(cè)宇宙大爆炸早期產(chǎn)生的原初引力波事件，聆聽宇宙的“初啼”。這與LIGO發(fā)現(xiàn)的黑洞或中子星并合產(chǎn)生的引力波事件是完全不同的起源，迄今尚未被探測(cè)到。如果這個(gè)計(jì)劃能成功探測(cè)到原初引力波，將會(huì)對(duì)認(rèn)識(shí)宇宙起源具有重要的意義。
　　王力帆說(shuō)：“天文學(xué)的很多事情，看似偶然，實(shí)則必然。這是人類第一次看到引力波，以后一定會(huì)有一系列的發(fā)現(xiàn)，可以想象全世界的望遠(yuǎn)鏡一定會(huì)密切關(guān)注。多信使天文學(xué)時(shí)代已經(jīng)開啟，我們正在計(jì)劃如何聯(lián)合其他望遠(yuǎn)鏡協(xié)同作戰(zhàn)，取得更多的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。”
　?。ㄔd于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 2017-11-06 第5版 創(chuàng)新周刊)