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== 科學重要性 == 在天文學裡,GW170817是劃時代的里程碑事件。在正式宣布合併事件的那一天,也發布了很多相關的初步研究論文,這包括在《[[科學 (期刊)|科學]]》裡的8篇論文,{{r|SM-20171016}}在《[[自然 (期刊)|自然]]》裡的6篇論文,<ref>{{cite journal | title =Table of Contents | journal =Nature | volume =551 | issue =7678 | publisher =Springer Nature | date =2017-11-02 | url =http://www.nature.com/nature/journal/v551/n7678/index.html}}</ref>在《[[天文物理期刊|天文物理期刊通訊]]》的一集特刊裡的32篇論文。<ref name=ApJL_Editorial/>這次併合事件是舉世矚目的科學大事,吸引了全世界共襄盛舉。在描述關於這併合事件的多信使觀測的一篇論文《對於中子雙星併合的多信使觀測》裡,一共有來自於超過900所研究機構的接近4000名天文學者參與共同執筆,大約為天文學社群成員的三分之一。超過70台陸基或空基天文台的望遠鏡對於這次事件進行觀測。<ref name="SkyandTelescope">{{cite news |last1=Schilling |first1=Govert |title=Astronomers Catch Gravitational Waves from Colliding Neutron Stars |url=http://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/astronomers-catch-gravitational-waves-from-colliding-neutron-stars/ |journal=Sky & Telescope |date=2017-10-16 |quote=The paper describing the follow-up observations (unofficially known as the “multi-messenger paper”) is coauthored by almost 4,000 astronomers from more than 900 institutions. This represents about one-third of the worldwide astronomical community |accessdate=2017-12-08 |archive-date=2018-09-17 |archive-url=https://web.archive.org/web/20180917181739/https://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/astronomers-catch-gravitational-waves-from-colliding-neutron-stars/ |dead-url=no }}</ref><ref name="SM-20171016"/> GW170817是首次被偵測到發射引力波的中子星併合事件,它揭示中子星併合確實會發生,並且證實了中子星併合導致短暫伽瑪射線暴與千新星。GW170817也是首次被偵測到兼然發射引力波與電磁輻射的天文事件,因此將引力波的觀測與天文學其它領域連結在一起。這關鍵的連結可以用來給出另一種量度[[宇宙膨脹]]速率的方法,從而確認或校正先前用其它方法獲得的結果。GW170817還可以排除某些[[廣義相對論的替代理論]]。<ref name=NSSmashup>{{cite journal | last =Grant | first =Andrew | title =Two kinds of waves from a neutron-star smashup | journal =Physics Today | volume =70 | issue =12 | date =Dec 2017 | url =http://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/PT.3.3783 | doi =10.1063/PT.3.3783 | access-date =2017-12-12 | archive-date =2022-04-21 | archive-url =https://web.archive.org/web/20220421013615/https://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/PT.3.3783 }}</ref>{{rp|19-21}}長久以來,學者就猜想,假設參與併合的兩個緻密星體之中,至少有一個是中子星,則這併合事件會產生一大籮筐的電磁現象。如今,GW170817已被偵測到發射[[無線電波]]、[[紅外線]]、[[可見光]]、[[紫外線]]、[[X射線]]、[[伽瑪射線]],因此證實了學者的猜想無誤。不單如此,GW170817能夠對於併合事件給出更為詳細的描述:從觀測獲得的電磁現象數據,學者能夠對於併合事件給予準確定位,並且辨認出它的寄主[[星系]],還能夠研究併合事件所排放出物質的物理行為,例如,相對論性噴流與非相對論性噴出物的來龍去脈。<ref name=ApJL_Editorial /> 這次併合事件對於短暫伽瑪射線暴給出解釋。自從1990年代以來,學者就已認為,短暫伽瑪射線暴是來自於中子星併合,{{efn|長久伽瑪射線暴是源自於恆星塌縮。{{r|SM-20171016}}}}然而苦無實證。現在,經過這次併合事件,學者終於可以斷言,任何伴隨著引力波事件的伽瑪射線暴應是源自於中子星併合。由於這次短暫伽瑪射線暴事件發生的位置比先前任何類似事件近十倍,因此學者可以更容易研究其物理行為。然而,偵測到的信號相當微弱,這可能是因為併合過程所生成的物質[[噴流]]不是直接噴向地球,因此學者表示,很多伽瑪射線暴的信號顯得很微弱的原因,不是因為他們離地球很遠,而是因為它們的噴流方向不是直接朝向地球。{{r|SM-20171016}}<ref name="miller2017">{{cite journal|last1=Miller|first1=M. Coleman|title=Gravitational waves: A golden binary|journal=Nature|date=2017-10-16|volume=News and Views|doi=10.1038/nature24153}}</ref> 這次併合事件證實了[[千新星]]存在,更詳細地說,千新星是因中子星併合而產生的天文現象。中子雙星的旋近與併合會排放出很多豐中子的原子核,其會通過一系列捕獲中子而快速增長,然後又通過[[放射性衰變]]快速變為另一種化學元素,這過程稱為[[R过程]]。千新星的驅動倚賴的就是R过程的放射性衰變。之前於2013年6月,學者曾經觀察到一次千新星,但是由於發生位置離地球很遠,因此信號極為微弱。{{r|SkyandTelescope}}這次千新星的信號很強烈,非常明顯地展示出中子雙星併合後的[[R过程]]。另外,在中子雙星四周的排放物質因R过程而發射出的大量光波,會因為重元素吸收藍波段而變得越來越紅。令人驚訝的是,這次千新星所展示出的行為跟理論預測相當一致。<ref name=ApJL_Editorial/>{{r|SM-20171016}} 比[[鐵|鐵元素]]還重的元素,例如金元素、銀元素與白金元素等等,到底是來自何處,是[[超新星]]還是千新星?這是一個長久困惑學者的謎題。{{efn|有些理論學者主張,超新星是製成這些重元素的主要機制,然而,[[計算機模擬]]無法合理地描述對應過程。<ref name=NSSmashup/>}}這次併合事件徹底地解答了這個謎題,即很可能所有的重元素都是源自於千新星的[[R过程]]。{{r|SM-20171016}}學者估算,這次事件製成的重元素約為{{val|6|u=%{{solar mass}}}},其中,金元素約佔{{val|200|u={{earth mass}}}}、白金元素約佔{{val|500|u={{earth mass}}}}。對於中子星合併能夠製成所有宇宙的金元素、白金元素的理論,以及中子星合併能夠製成約一半數量所有比鐵元素還重的元素的理論,這次事件的實驗數據提供了強力支持。<ref name=Sanders>{{cite web | url =http://news.berkeley.edu/2017/10/16/astronomers-strike-cosmic-gold/ | title =Astronomers strike cosmic gold | last =Sanders | first =Robert | date =2017-10-16 | website =Berkeley News | publisher =UC Berkeley | archive-url =https://web.archive.org/web/20171201033301/http://news.berkeley.edu/2017/10/16/astronomers-strike-cosmic-gold/ | archive-date =2017-12-01 | accessdate =2017-12-08 | dead-url =no }}</ref> 對於電磁波與引力波之間的波速差,GW170817給出上限。假定第一顆光子的發射時間是在引力波發射峰值時間之後的1秒至10秒之間,則引力波與電磁波之間的波速差 v<sub>GW</sub> − v<sub>EM</sub> 被限制在光速乘以 −3×10<sup>−15</sup> 與 +7×10<sup>−16</sup> 之間,比先前的上限改善了14個[[數量級]]。<ref name=”GW_GRB_13”/><ref name=Schmidt>{{cite web | url =https://physics.aps.org/articles/v10/134 | title =Viewpoint: Reining in Alternative Gravity | last =Schmidt | first =Fabian | date =2017-12-18 | website =Physics | publisher =APS | quote = | accessdate =2017-12-21 | archive-date =2021-01-04 | archive-url =https://web.archive.org/web/20210104221010/https://physics.aps.org/articles/v10/134 | dead-url =no }}</ref>{{efn|先前對於電磁波與引力波之間的波速差被限制為±20%。<ref name=Schmidt/>}}GW170817可以用來檢試[[等效原理]](通過[[引力时间延迟效应]]測量)與[[勞侖茲協變性]]。{{r|PhysRev2017}} 對於這次併合事件的觀測,促使勞侖茲協變性破壞的某些極限大約降低了十個數量級。<ref name=”GW_GRB_13”/> 廣義相對論無法對於[[宇宙加速膨脹]]給出解釋,因此,很多種[[廣義相對論的替代理論|替代理論]]試圖以[[暗能量]]的概念來解釋宇宙加速膨脹。<ref name=Schmidt/>{{efn|在這裡,暗能量有三種可能呈現的方式。一是[[宇宙常數]]、二是可變的「宇宙常數」、三是在大距離尺寸時,引力的物理行為可能會改變,因此必須對於[[廣義相對論的替代理論|廣義相對論加以修正]]。在這裡,專門對於第三種方式進行檢試<ref name=Schmidt/>}}GW170817排除了某些[[廣義相對論的替代理論|替代理論]]。例如,嚴格約束{{le|純量-張量理論|scalar-tensor theory}}與{{le|郝拉法引力|Hořava–Lifshitz gravity}}、<ref name=Baker2017>{{cite arxiv |title=Strong constraints on cosmological gravity from GW170817 and GRB 170817A. |first1=T. |last1=Baker |first2=E. |last2=Bellini |first3=P.G. |last3=Ferreira |first4=M. |last4=Lagos |first5=J. |last5=Noller |first6=I. |last6=Sawicki |arxiv=1710.06394 |class=astro-ph.CO |date=2017-10-19}}</ref><ref>{{cite arxiv |title=Dark Energy after GW170817 |first1=Paolo |last1=Creminelli |first2=Filippo |last2=Vernizzi |arxiv=1710.05877 |class=astro-ph.CO |date=2017-10-16}}</ref>對於{{le|雙度規理論|bimetric gravity}}設定[[引力子]]質量上限、<ref name=Baker2017/>駁回{{le|暗物質仿真理論|dark matter emulator}}。GW170817還證實,傳播於時空的引力波,也會如同電磁波一般,被[[暗物質]]彎曲時空的效應所影響。<ref>{{Cite arxiv|last=Boran|first=Sibel|last2=Desai|first2=Shantanu|last3=Kahya|first3=Emre|last4=Woodard|first4=Richard|date=2017-10-17|title=GW170817 Falsifies Dark Matter Emulators|arxiv=1710.06168|class=astro-ph.HE}}</ref>總括而言,由於GW170817對於引力波與電磁波的波速差所給出的嚴格限制,任何新式的替代理論,必須假設引力波與電磁波的傳播速度相等。<ref name=Schmidt/> 像GW170817 這一類的引力波信號可以被用為{{le|標準警笛|standard siren}},其能給出另一種量度[[哈勃常數]]的方法。使用這方法,初步估計哈勃常數為{{val|70.0|+12.0|-8.0}} km/s,大致與當今[[哈勃定律|最佳估算]]相符合。<ref name="Nat24471">{{cite journal |title=A gravitational-wave standard siren measurement of the Hubble constant |journal=[[Nature (journal)|Nature]] |doi=10.1038/nature24471 |author=LIGO Scientific Collaboration & Virgo Collaboration; 1M2H Collaboration; Dark Energy Camera GW-EM Collaboration & DES Collaboration; DLT40 Collaboration; Las Cumbres Observatory Collaboration; VINROUGE Collaboration; MASTER Collaboration |date=2017-10-16 |arxiv=1710.05835 |class=astro-ph.CO |url=http://www.nature.com/nature/journal/vaap/ncurrent/full/nature24471.html |access-date=2017-12-19 |archive-date=2019-12-23 |archive-url=https://web.archive.org/web/20191223232258/http://www.nature.com/nature/journal/vaap/ncurrent/full/nature24471.html |dead-url=no }}</ref><ref name="AM-20170818">{{cite web |last=Scharping |first=Nathaniel |title=Gravitational Waves Show How Fast The Universe is Expanding |url=http://www.astronomy.com/news/2017/10/gravitational-waves-show-how-fast-the-universe-is-expanding |date=2017-10-18 |work=Astronomy |accessdate=2017-10-18 |archive-date=2019-03-30 |archive-url=https://web.archive.org/web/20190330120449/http://www.astronomy.com/news/2017/10/gravitational-waves-show-how-fast-the-universe-is-expanding |dead-url=no }}</ref>
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