清华大学“新世界·新视野”天文公众系列讲座第二十一讲：中子星的奥秘

清华大学“新世界·新视野”天文公众系列讲座第二十一讲于2018年3月30日晚19点在大礼堂举行。本次讲座的主讲人为宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学艾伯利讲席教授、宾夕法尼亚州立大学粒子和引力天体物理中心主任、美国艺术与科学院院士、美国物理学会会士Peter Meszaros。近300人来自清华校内和社会各界的人士前来聆听了此次讲座，同时网络直播也吸引了3224名线上观众。

中子星是研究起步最早、研究最深入的高能天体之一，并且与超新星、短伽马射线暴以及千新星等天体物理现象都有密切的关联。Peter Meszaros教授围绕中子星、短伽马射线暴、引力波和高能中微子的观测等，探讨最新的中子星理论与研究进展。

Peter Meszaros教授首先以天文望远镜的发展为例，探讨“想做出好的发现首先应该干什么”。天文观测所需的仪器并非唾手可得，首先需要按照设想制造出初代的观测仪器，并找出其中的军事或经济价值以引进资金，从而有能力制造出更精密的天文仪器，进行更深入研究。重大的天文发现往往依赖于精密的观测手段，中子星也不例外。1967年英国科学家Hewish的学生Jocelyn Bell首先发现了脉冲星，并通过对脉冲星的脉冲强度和频率的计算，证实了中子星的存在。她的导师Hewish也因此获得诺贝尔奖。

随后Peter教授以引力波事件GW170817，介绍了双中子星合并的过程。双中子星合并是指当两个距离较近的中子星发生相互绕旋时，会以引力波的形式辐射能量。能量损失会使得两颗星体逐渐靠近，公转周期变短，并辐射出更多的引力波。最终两颗星体接触合并，释放出大量的能量和电磁信号等。激光干涉引力波天文台（LIGO）探测到的引力波事件，由质量分别为1.1倍、1.6倍太阳质量的两颗中子星合并引起，随后电磁对应体也被观测到。自此次事件后，人们也对重金属元素从何而来有了更深层的理解。

除了引力波外，了解中子星的渠道有很多种。Peter教授介绍了观测中子星的多种途径，包括电磁波（光学、伽马射线等等）、引力波、中微子等，并例举了位于南极的中微子观测装置。教授还针对这些观测方式介绍了若干中子星合并的理论模型，并与实际探测到的信号进行对比分析。最后，教授以“展望多信使天文学的前景是光明的”结束了此次讲座。

讲座结束后，Peter教授和听众进行了交流互动环节。问题涉及中子星信号模型函数的准确性，引力波能否确定中子星的质量和半径，在南极中冰块探测中微子的相关细节等。教授一一给出了耐心的解答，让同学们对讲座的内容有了更深入的了解。