10月16日，台灣時間晚上10點，美國和歐洲的科學家同步發表了一個重大發現，LIGO和VIRGO重力波觀測站偵測到一個重力波事件（GW170817），這次的事件和前四次有所不同，前四次的重力波事件是兩顆黑洞合併的現象，這次的事件則是兩顆中子星合併造成的。同時這次的重力波事件伴隨著伽瑪射線爆發（GRB170817A），表示兩顆中子星合而為一時，會引發伽瑪射線爆發事件，這個觀測結果成功解釋了伽瑪射線爆發起源的問題。
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介紹這次的重大發現之前，先來了解什麼是伽瑪射線爆發。
伽瑪射線爆發的意外發現
1963年為了減緩冷戰時期的核武競賽，美國、蘇聯和英國簽署《禁止部分核試條約》，條約中禁止在大氣層、太空和水下進行核武器試驗。美國怕蘇聯偷偷在太空中進行核試爆，所以發射了一系列的Vela衛星，Vela衛星可以用來偵測核試爆時發出的伽瑪射線。Vela衛星在監視的過程中，並沒有發現蘇聯在太空中做核試爆，不過卻意外發現伽瑪射線爆發的現象！
自從伽瑪射線爆發被發現後的幾十年時間，它一直是一個謎，因為伽瑪射線的光子能量太高無法聚焦，伽瑪射線爆發在天空中的位置無法精確定出，所以不知道它對應的是什麼樣的天體？也不知道它的距離？更不知道為什麼會發出伽瑪射線？
伽瑪射線爆發的時間從千分之一秒到數小時都有，不過天文學家根據爆發時間的長短，伽瑪射線爆發可以粗略的分成兩類，爆發時間比2秒長的稱為長伽瑪射線爆發，而比2秒短的稱為短伽瑪射線爆發。
1997年科學家發現了伽瑪射線爆發的餘輝（afterglow），這個發現讓伽瑪射線爆發的研究往前了一大步。餘輝是伽瑪射線爆發後，高能光子和星際物質交互作用的現象，伽瑪射線爆發的餘輝會發出X射線、紫外線、可見光和無線電波，天文學家可以利用餘輝來進一步研究伽瑪射線爆發。伽瑪射線爆發的餘輝讓天文學家可以找到它所在的確切位置，它們都位在遙遠的星系之中。
天文學家發現長伽瑪射線爆發所在的星系都有恆星形成，這些星系會形成大質量的恆星，當這些大質量恆星死亡發生超新星爆炸時，就有可能引起長伽瑪射線爆發，科學家也發現長伽瑪射線爆發的餘輝和大質量恆星的超新星爆炸有關。
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| 哈伯太空望遠鏡拍攝的伽瑪射線爆發，圖中的白色亮點是長伽瑪射線爆發（GRB 990123）的可見光餘輝，餘輝的上方是伽瑪射線爆發所在的星系。圖片來源：NASA |
長伽瑪射線爆發的起源大致解決了，那麼短伽瑪射線爆發又是什麼呢？天文學家發現短伽瑪射線爆發只發生在沒有恆星形成的星系，這些星系已經不會有新的恆星誕生，所以短伽瑪射線爆發不可能是大質量恆星的超新星爆發引起的，科學家經由理論的模擬，認為短伽瑪射線爆發可能是兩顆中子星合併或中子星被黑洞吞食的結果，但是並沒有實際的觀測證據。
天文學家為了瞭解伽瑪射線爆發，幾乎是用盡了所有電磁波的波段，從伽瑪射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線和無線電波的觀測，但是短伽瑪射線爆發似乎不肯顯現它的廬山真面目，天文學家已經無計可施了嗎？科學家還有一項最新的觀測手段可以使用：重力波。
重力波和電磁波的觀測
根據愛因斯坦的廣義相對論，一個有質量的物體只要不是等速的運動就會發出重力波，但是重力波的效應非常的微弱，目前科學家只能偵測到最強烈的碰撞所發出的重力波，例如首次成功偵測到的重力波，就是兩顆黑洞劇烈碰撞的結果，另外中子星合併也會產生重力波。
2017年8月17日，美國的兩座LIGO和歐洲的VIRGO分別偵測到一個重力波事件（GW170817）。大約2秒後，太空中的費米伽瑪射線太空望遠鏡（Fermi Gamma-ray Space Telescope）和國際伽瑪射線天體物理實驗室（International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory）偵測到伽瑪射線爆發（GRB170817A），因為這個重力波事件和伽瑪射線爆發的位置和時間非常靠近，所以幾乎可以確定它們是同一個事件！重力波和伽瑪射線幾乎同時到達，這也證明了重力波以光速傳播。
接下來世界上各個望遠鏡就啟動後續觀測，這包括了哈伯太空望遠鏡、錢卓X光觀測衛星、史匹哲紅外望遠鏡和地面上大大小小的望遠鏡，一共有大約70座望遠鏡緊盯著這個事件，而且涵蓋了各個電磁波波段，這大概是史上最多後續觀測的一次。
科學家很快地就發現這次的事件是短伽瑪射線爆發，它發生在一個透鏡狀星系NGC 4993，距離我們約1億3千萬光年。
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| 哈伯太空望遠鏡拍攝的NGC 4993影像，三幅小圖是伽瑪射線源隨著時間變暗的過程。圖片來源：NASA |
LIGO和VIRGO的觀測相當重要，因為重力波的觀測發現是兩顆中子星合併的過程，這是其他的電磁波望遠鏡所無法得到的結果，而且他們量測到的中子星質量是在1.1到1.6倍太陽質量之間！這個結果符合了科學家對中子星質量的預期。而且他們根據重力波觀測所算出來的距離，也相當接近可見光量測NGC 4993星系的結果！這也證明了他們的中子星碰撞模型相當可靠。
另外，地面上的望遠鏡在這次事件的光譜中，發現了比鐵還重的貴金屬，這些貴金屬是無法經由大質量恆星核心的核融合製造出來，這次的事件證明了兩顆中子星合併的過程中，會製造出金和鉑這類的貴金屬，你身上的金飾很可能就是中子星合併製造出來的！
實力加上運氣！
VIRGO在2017月8月1日升級完成，加入LIGO的重力波觀測。不過為了進一步提升LIGO的觀測能力，將儀器設備進行升級，LIGO的觀測季在2017年8月25日結束，所以這25天是首次有三座靈敏的重力波觀測站一起觀測的期間，但是這短短25天卻觀測到兩次的重力波事件！
2017年8月14日，LIGO和VIRGO一起偵測到兩顆黑洞合併的重力波事件。幾天後又再次的偵測到兩顆中子星合併產生的重力波，在LIGO進行升級前，送了一份大禮。8月17日的事件是距離我們最近的短伽瑪射線爆發之一，因為非常的近，所以LIGO和VIRGO才能成功的觀測到這次的事件，如果發生像前四次重力波事件那麼遙遠的距離，LIGO和VIRGO就無能為力了！
重力波還會為我們帶來什麼樣的驚喜？讓我們持續拭目以待！
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