《中国科学: 物理学 力学 天文学》2018年第7期出版“引力波天文学专题“，基于2017年8月17日探测到的双中子星并合引力波信号及其电磁对应体探测事件，邀请了国内相关研究的权威专家，深入介绍双致密星尤其是双中子星的形成机制和重要性质，以及双中子星并合所产生的电磁对应体的性质，并探讨了引力波天文学时代下如何利用引力波信号、电磁对应体信号以及宿主星系特征等多信使信息开展天体物理乃至基础物理学的研究，如宇宙学以及广义相对论检验等等，敬请关注！

截至目前, 美国激光干涉引力波天文台(LIGO)实验组已经通过两轮的科学运行实现了两项重大突破: 2015年9月14日直接观测到由两颗恒星级黑洞并合产生的引力波, 为人类开启了探索宇宙的一个新窗口; 2017年8月17日, LIGO-VIRGO合作组第一次探测到双中子星并合引力波事件, 并且世界上数十家机构协同合作, 在多个电磁波段探测到了它的电磁波对应体, 宣示了引力波-电磁波联合天文学时代的到来!

《中国科学: 物理学 力学 天文学》中英文刊曾组织过两次专辑介绍引力波物理及激光干涉引力波探测相关问题。

我们可以看到, 虽然恒星物理是天体物理研究中相对成熟的研究方向, 但我们对双星演化形成致密双星系统过程的认识仍然存在很大的不确定性, 这些不确定性主要来自大质量恒星星风、恒星后期演化、超新星爆发、双星演化等基本物理过程. 未来通过大样本的引力波探测可以帮助我们更好地理解致密双星系统的产生渠道和过程. 

另外, 事实上在GW170817事件之前, 对引力波电磁对应体的研究已经开展了很多年, 并取得了很多重要的进展. 这也是为什么GW170817电磁对应体的探测以及对其多波段电磁信号的理论解释都进展得如此顺利. 然而GW170817电磁对应体的观测也存在一些意料之外的惊喜. 比如电磁对应体GRB170817A光度非常小, 比正常的短伽玛暴低2–3个数量级. 这是否意味着GRB170817A是特殊的短伽玛暴, 我们能否确认双中子星并合是所有短伽玛暴的起源呢? 未来更多引力波及电磁波的联合观测有助于进一步研究这些问题. 

通过电磁对应体的探测, 可以进一步确定引力波源的宿主星系进而测量引力波源的红移. 结合引力波、电磁对应体、宿主星系联合观测有助于提高引力波信号探测效率、增加对波源物理性质的理解以及挖掘波源群族性质等. 不仅如此, 通过引力波观测可以独立测量波源的光度距离, 再结合红移的测量, 引力波源可以作为“标准汽笛”来研究宇宙的膨胀历史, 从而提供了一种研究宇宙学的新途径. 最后引力波探测作为涉及强引力场、强动态时空区域的实验, 它还可以定量地检验广义相对论, 甚至有可能发现广义相对论的适用范围, 指引超越广义相对论引力理论的发展.

总而言之, 传统天文学发展至今, 电磁波段是发展最完善、理论研究最透彻的观测窗口, 引力波与电磁波信号的联合探测, 将更大地发挥彼此的潜力, 相辅相承, 取长补短, 帮助我们理解引力本质、黑洞物理、致密星物理、宇宙创生与演化等等, 最终推动整个天文和物理学科的发展. 正如观测天文学从可见光扩展到全波段, 从而极大地拓展人类的视野那样, 可以预见引力波天文学也将在21世纪掀起一场认识宇宙以及基础物理的革命. 

引力波天文学专题·编者按

朱宗宏  高鹤  曹周键

48(7), 079801 (2018) 

https://doi.org/10.1360/SSPMA2018-00145

引力波事件GW170817的电磁对应体

耿金军  肖笛  王善钦  戴子高

48(7), 079802 (2018) 

https://doi.org/10.1360/SSPMA2018-00096

双致密星引力波源的形成

陈雪飞  李焱  韩占文

48(7), 079803 (2018) 

https://doi.org/10.1360/SSPMA2018-00097

贝叶斯引力波多信使天文学

范锡龙

48(7), 079804 (2018) 

https://doi.org/10.1360/SSPMA2018-00102

引力波标准汽笛与宇宙学

赵文

48(7), 079805 (2018) 

https://doi.org/10.1360/SSPMA2018-00098

引力波探测检验广义相对论

曹周键  何孝凯

48(7), 079806 (2018) 

https://doi.org/10.1360/SSPMA2018-00099

专题网址如下，欢迎免费下载阅读：

http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SSPMA/48/7?slug=Browse