天體劇烈活動(dòng)引起的時(shí)空擾動(dòng)，好比在浩渺的宇宙中投下一顆石子，歷經(jīng)10多億年漫漫星系之旅，時(shí)空的漣漪最終與地球邂逅。從1916年愛因斯坦的預(yù)言，到2015年9月首次確定探測(cè)到引力波信號(hào)，人類為了直接探測(cè)時(shí)空的漣漪，苦苦探尋百年。這其中，我國學(xué)者對(duì)引力波及其相關(guān)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)是多方面的。

對(duì)引力波理論與觀測(cè)的貢獻(xiàn)

1938年，在研究“引力較弱時(shí)引力波會(huì)在速度的第幾階出現(xiàn)”這個(gè)問題時(shí)，愛因斯坦與合作者根據(jù)計(jì)算推斷，直到第四階（即（v/c）4）都不會(huì)存在引力波輻射。必須到下一階（即（v/c）5）才會(huì)有引力波，但當(dāng)時(shí)，誰也無法證明這一點(diǎn)。

1947年，我國物理學(xué)家胡寧教授首次證明了這一點(diǎn)。這是中國人在引力波理論方面的第一個(gè)重要貢獻(xiàn)。

在引力波的觀測(cè)方面，由加州理工學(xué)院和麻省理工學(xué)院共同領(lǐng)導(dǎo)的LIGO小組由世界多個(gè)國家的學(xué)者共同組成，其中就有中國本土科學(xué)家的參與，如清華大學(xué)的曹軍威教授、湖北第二師范大學(xué)的范錫龍副教授以及多個(gè)來自中國的博士后與博士研究生。

對(duì)伽瑪射線暴的觀測(cè)與理論研究

我國剛發(fā)射升空不久的硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡（別名“慧眼”，英文名“Insight”）在這次全球聯(lián)合測(cè)量中作出了重要貢獻(xiàn)?！盎垩邸毙l(wèi)星的主要觀測(cè)波段是硬X射線，其項(xiàng)目提出者和首席科學(xué)家分別為李惕碚院士和張雙南研究員?！盎垩邸毙l(wèi)星是我國第一顆空間天文衛(wèi)星，主要由中國科技部、中國科學(xué)院高能物理研究所和清華大學(xué)參與研制，其主要任務(wù)是觀測(cè)宇宙中的黑洞、中子星與類星體發(fā)出的高能量X射線輻射。2017年6月15日，“慧眼”衛(wèi)星發(fā)射升空，并在此后一星期內(nèi)順利開啟衛(wèi)星上的低能（1～15千電子伏特）、中能（5～30千電子伏特）與高能（20～250千電子伏特）探測(cè)器。如果采用碘化銫探測(cè)，“慧眼”衛(wèi)星甚至可以探測(cè)到20萬至100萬電子伏特的高能量，因此同樣可以探測(cè)伽瑪射線暴。

左圖為3臺(tái)南極巡天望遠(yuǎn)鏡中的第2臺(tái);右圖（由6張小圖組成）為這次觀測(cè)到的伴隨引力波的“千新星”在2017年8月18日不同時(shí)期的3張圖像（上方為拍攝到的圖，下方為減除爆發(fā)前的亮度之后分離出來的“千新星”的圖像）。

在雙中子星并合產(chǎn)生的引力波和伽瑪暴相繼到達(dá)地球上空的幾分鐘里，升空僅2個(gè)月、還處于調(diào)試狀態(tài)的“慧眼”衛(wèi)星剛好對(duì)準(zhǔn)了引力波和伽瑪暴所在的天區(qū)，從而可以探測(cè)對(duì)應(yīng)的天區(qū)是否有足夠高能的伽瑪射線輻射?！盎垩邸毙l(wèi)星沒有探測(cè)到高能的（百萬電子伏特以上）伽瑪射線輻射，從而對(duì)這次爆發(fā)的高能伽瑪射線輻射性質(zhì)給出了重要的限制。

在這次引力波事件的短伽瑪暴數(shù)據(jù)分析和研究方面，南京大學(xué)張彬彬教授合作團(tuán)隊(duì)、廣西大學(xué)梁恩維教授合作團(tuán)隊(duì)、紫金山天文臺(tái)范一中合作團(tuán)隊(duì)，都對(duì)此進(jìn)行了深入探討;在理論研究方面，南京大學(xué)戴子高教授和紫金山天文臺(tái)吳雪峰研究員及其合作團(tuán)隊(duì)，基于這次多波段電磁輻射的觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)理論模型進(jìn)行了限制。

對(duì)“千新星”的理論預(yù)測(cè)與觀測(cè)

這次轟動(dòng)世界的兩顆中子星并合導(dǎo)致的引力波被探測(cè)到之后，科學(xué)家們對(duì)全世界幾十臺(tái)可見光望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到的可見光輻射信號(hào)進(jìn)行了仔細(xì)分析之后，證實(shí)這確實(shí)是李立新教授和帕欽斯基教授于1998年首先提出、后經(jīng)國際其他學(xué)者發(fā)展、完善并預(yù)言的“千新星”。首次得到“千新星”存在的直接證據(jù)，使這個(gè)引力波成為第一個(gè)“看得見”的引力波，是這次震撼世界的發(fā)現(xiàn)中幾個(gè)最大的亮點(diǎn)之一。

觀測(cè)到的伴隨GW170817的可見光輻射數(shù)據(jù)點(diǎn)（紅色圓點(diǎn)）、亮度上線（紅色三角形點(diǎn)）以及千新星模型擬合出的曲線（黑色線）。

在“凌星系外行星巡天衛(wèi)星”南天重點(diǎn)覆蓋區(qū)域找到了100多個(gè)系外行星候選天體，測(cè)光精度達(dá)到了0.001星等。

而在觀測(cè)這顆“千新星”的多臺(tái)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡中，就有安裝在南極冰穹A中國昆侖站的南極巡天望遠(yuǎn)鏡（AST3）。南極巡天望遠(yuǎn)鏡是中國南極天文中心安裝在南極冰穹A（海拔高度為4100米，氣壓為0.57個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）中國昆侖站的第二代天文光學(xué)儀器。參與這個(gè)項(xiàng)目的主要單位有中國科學(xué)院紫金山天文臺(tái)、南京天文光學(xué)技術(shù)研究所、中國科學(xué)院國家天文臺(tái)、南京大學(xué)、清華大學(xué)、中國極地研究中心、澳大利亞新南威爾士大學(xué)、英澳天文臺(tái)和斯威本科技大學(xué)等。

南極巡天望遠(yuǎn)鏡由3臺(tái)望遠(yuǎn)鏡組成，每臺(tái)望遠(yuǎn)鏡的鏡頭直徑是68厘米，分別裝備有3種濾光片，可分別觀測(cè)不同波段（“顏色”）上的可見光。在3臺(tái)望遠(yuǎn)鏡中，第2臺(tái)（AST3-2）采用了比第一臺(tái)更先進(jìn)的研制方法，因而精度更高、能耗更低、可靠性更高。在2017年南半球的冬季過去之后的檢測(cè)中表明，AST3-2經(jīng)受住了零下75攝氏度的低溫考驗(yàn)?，F(xiàn)在，AST3-2已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程遙控和無人值守，完成了高質(zhì)量的巡天觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)大量系外行星的候選體。正在研制的第3臺(tái)望遠(yuǎn)鏡將把觀測(cè)范圍拓寬到紅外波段，實(shí)現(xiàn)中國在紅外天文學(xué)上的重大突破。

該望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目首席科學(xué)家、中國科學(xué)院紫金山天文臺(tái)的王力帆教授在獲悉此次引力波事件后，馬上召集了包括中國科學(xué)院南京天文光學(xué)技術(shù)研究所、國家天文臺(tái)、南京大學(xué)和清華大學(xué)等多家單位的科學(xué)家組成的合作團(tuán)隊(duì)，對(duì)該引力波源進(jìn)行觀測(cè)并獨(dú)立獲得重要的觀測(cè)數(shù)據(jù)。南京大學(xué)戴子高教授小組基于此數(shù)據(jù)得到的理論分析結(jié)果，也與“千新星”的理論預(yù)言一致。

其實(shí)在這次“千新星”的正式發(fā)現(xiàn)之前，一個(gè)國際團(tuán)隊(duì)就于2013年首次用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了“千新星”的候選體。此后，眾多天文學(xué)家通過分析短伽瑪暴的光學(xué)余輝，又找到了幾例“千新星”候選體，其中被廣泛接受的2個(gè)候選體是由紫金山天文臺(tái)的金志平副研究員、范一中研究員和韋大明研究員帶領(lǐng)的合作團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的。之所以稱它們?yōu)楹蜻x體，是因?yàn)樵谥暗膸桌扒滦恰钡墓鈱W(xué)觀測(cè)數(shù)據(jù)較少，并沒有非常明確的證據(jù)表明它們就是“千新星”。

雖然我國的“慧眼”X射線天文衛(wèi)星和南極光學(xué)巡天望遠(yuǎn)鏡成功地對(duì)此次引力波事件進(jìn)行了觀測(cè)，但位于北半球的中國與其他國家的可見光望遠(yuǎn)鏡和射電望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)設(shè)備卻錯(cuò)失了發(fā)現(xiàn)第一個(gè)引力波電磁對(duì)應(yīng)體的機(jī)會(huì)。

導(dǎo)致北半球望遠(yuǎn)鏡幾乎全軍覆沒的原因是：這次引力波發(fā)生在南半球上空的天區(qū)，北半球的幾乎所有設(shè)備接收到的電磁波輻射在地球大氣中經(jīng)過的路程都是望遠(yuǎn)鏡上方大氣層厚度的2倍以上，因此都無法有效地接收信號(hào)，也無法進(jìn)行觀測(cè)。

對(duì)其他輻射的理論研究

除了預(yù)言“千新星”的李立新教授之外，我國還有許多學(xué)者在引力波電磁對(duì)應(yīng)體領(lǐng)域作出了不少有分量的理論預(yù)言工作。

例如，戴子高教授和范一中研究員在2006年分別提出，兩顆中子星并合后可以形成大質(zhì)量、強(qiáng)磁場(chǎng)、快速自轉(zhuǎn)的中子星（簡(jiǎn)稱“磁星”），并且將此理論預(yù)言應(yīng)用到短伽瑪暴的解釋上。

2012年底，張冰教授提出，雙中子星并合后形成的“磁星”自身也可能產(chǎn)生較強(qiáng)的X射線輻射信號(hào)。

2013年初，紫金山天文臺(tái)吳雪峰研究員、南京大學(xué)戴子高教授的2個(gè)小組分別提出，產(chǎn)生“千新星”的輻射區(qū)在“磁星”風(fēng)暴的加速推動(dòng)下，與星周介質(zhì)相互作用形成激波，會(huì)產(chǎn)生從X射線、可見光到射電的多波段明亮信號(hào)，并有可能產(chǎn)生超高能中微子。

同年，俞云偉教授、張冰教授和高鶴副教授提出，該“磁星”能大大提升“千新星”的亮度，他們將這類現(xiàn)象統(tǒng)稱為“并合新星”。

以上這些理論成果在國際上都引起了廣泛關(guān)注，且有望在未來的多信使天文學(xué)時(shí)代被觀測(cè)和檢驗(yàn)。