當?shù)厍蜻€處于嬰兒時期的時候,，一個距離我們37億光年遠的耀變體正處于劇烈的活躍期,。在耀變體的中心是一個超大質(zhì)量黑洞，它噴射出的帶有光子和中微子的粒子流,，以接近光的速度朝向地球飛馳,。經(jīng)過了漫長歲月的傳播，這些高能中微子最終抵達了地球,，并于2017年9月,，被南極洲的冰立方天文臺捕捉到。這讓科學家第一次追蹤到了高能中微子的源頭,，解決了困擾天文學家一個世紀之久的謎題,。2018年7月12日,，科學家宣布了這一發(fā)現(xiàn)。

○  耀變體是一個巨大的橢圓星系,，在星系的中心是一個快速旋轉(zhuǎn)的超大質(zhì)量黑洞,。這幅藝術(shù)設(shè)想圖描繪了一個耀變體輻射出了中微子和伽瑪射線，被冰立方中微子天文臺以及其他地球和空間望遠鏡探測到,。| 圖片來源：IceCube/NASA

而就在冰立方天文臺（IceCube）探測到高能中微子的前一個月,，位于美國和意大利的引力波天文臺LIGO和Virgo探測到了愛因斯坦早在一百年前就預(yù)言存在的引力波。相比于2015年探測到的由雙黑洞合并輻射出的引力波,，這次的引力波則是由兩顆只有城市大小,、但質(zhì)量卻比太陽還大的中子星合并而輻射出來的。而更令人驚喜的是,，雙中子星合并不僅輻射出了引力波,，還釋放出了電磁波信號！

○ 2017年10月16日,，LIGO宣布了雙中子星合并輻射的引力波,。就在宣布的那一天，就有84篇相關(guān)的科學論文發(fā)表,。

這兩次天文學上的重大發(fā)現(xiàn),，掀開了天文學的新篇章——多信使天文學時代的到來。

什么是多信使天文學,？

在日常生活中,，我們會根據(jù)不同的信號來解釋周圍的世界，比如聲波和光（一種電磁波）,。每一種信號都可能由不同的“信使”攜帶,。新的信使能帶來新的見解。因此,，科學家熱切地想要懷抱不同的新信使,。

過去，天文學家主要依靠單一的信使——電磁輻射傳輸?shù)男盘杹韺τ钪孢M行觀測,。人眼可接收到的電磁輻射,，波長大約在380至780納米之間，稱為可見光,。波長更長但能量更低的有紅外線,、微波和無線電波；波長更短但能量更高的有紫外線,、X-射線和伽瑪射線,。當我們通過不同波段的視角去觀測宇宙時，觀測到的現(xiàn)象也有所不同，這有助于我們獲取更全面的信息,。

○ 通過不同的波段,，我們能夠看到在銀河系內(nèi)發(fā)生的不同現(xiàn)象。| 圖片來源：NASA

除了電磁波之外,，科學家也研究其他的信使：    

宇宙射線：以接近光速運行的帶電高能粒子,；

中微子：不帶電的粒子，幾乎可以穿透任何物體,；

引力波：空間和時間的結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的漣漪,。

獲取“全套感官”

過去，我們只能通過其中的一種信使來研究那些遙遠的事件,，直到去年,，天文學家才能同時在超過一種信使的情況下觀測到那些銀河系之外的事件。在短短幾個月的時間里,，天文學家能夠拼湊的來自不同信使的信號源翻了一倍,。

多信使天文學是天文學自然而然的變遷與進步的結(jié)果?？茖W家需要不同的數(shù)據(jù)才能更完整的理解宇宙的運作方式,，如此才能更好的檢驗他們所發(fā)展出來的理論是否符合觀測。

從前,，天文學家只能結(jié)合不同波長的光子來揭開宇宙的奧秘,。例如，在1951年的時候,，射電和光學波段數(shù)據(jù)的結(jié)合,，就在確定銀河系是否為一個螺旋星系中扮演了至關(guān)重要的角色。

即使在過去我們只有光子這一個信使的情況下,，天文學也在不斷地為我們揭示宇宙所蘊含的偉大秘密。因此,，如果多信使天文學只是已經(jīng)成就斐然的天文學史上出現(xiàn)的一個進階,，這是否意味著它也只不過是一個時下流行的新鮮詞而已？

天文學家認為,，絕對不是這樣,。

想象一下，你正沿著海邊漫步,，欣賞著令人難以置信的日落,，聽著滾滾的海浪，感受著腳下軟綿的沙子,，聞著空氣中咸咸的味道,。是這些綜合的感官，才給予了你一個更加完整的海邊體驗,。

而多信使天文學就好比讓我們把視覺,、聽覺,、觸覺和嗅覺都結(jié)合起來了一樣，讓我們用更完整的視角去探索宇宙,。

學科間的融合

天文學家和粒子物理學家的文化代表了不同的科學方法,。在多信使天文學中，這些文化會相互碰撞,。

天文學是一個觀測領(lǐng)域,，而不是實驗。我們研究的是隨時間變化（時域天文學）的天體,，這意味著,，我們通常只擁有一次觀測一個短暫的天文事件的機會。

直到最近,，大多數(shù)時域天文學家都以小組形成工作,，同時從事許多項目的研究。他們會利用《天文學家電報》或《伽瑪射線協(xié)作網(wǎng)絡(luò)》等資源,，就能迅速傳達最新結(jié)果,，甚至還能出現(xiàn)在正式提交科學論文之前，大家就已經(jīng)知道結(jié)果的情況,。

由于大多數(shù)多信使信號的預(yù)期來源都是來自短暫的天文事件,，因此除了光子之外，捕捉不同信使的信號也是一項需要付出巨大努力的工作,。

粒子物理學家為了解決他們領(lǐng)域的那些最棘手的問題,，一直有開展大規(guī)模國際合作的傳統(tǒng)——大型強制對撞機（LHC）、冰立方中微子天文臺（IceCube）和激光干涉引力波天文臺（LIGO）都是非常成功的范例,。為了實現(xiàn)共同的目標,，成百上千的研究人員各司其職，嚴格地遵循著開放的交流模式,。

對多信使源的快速變化作出反應(yīng)的高需求,，以及為捕獲多信使信號所需付出巨大的努力，都意味著粒子物理學和天文學必須相互融合,，以此激發(fā)兩種文化的精華,。

○