GW170817

宣告

此一事件于2017年10月16日正式在美国的华盛顿特区和德国的加兴宣布。
这份讯息最早是由德州大学奥斯丁分校的天文学家克雷格·惠勒（J. Craig Wheeler）于8月18日在推特发布：“LIGO惊人新发现，引力波源伴有光学对应体。超乎想象！”他后来又删除了这份讯息，并对以非正式途径公布信息的行为表示道歉。后来，有些人追查这传言，他们报告，在几个主要望远镜的公开纪录里，各个观测项目的先后顺序曾被暂停执行，以便排出时段优先观测椭圆星系NGC 4993，其位于长蛇座，距离地球约40 Mpc（130 Mly），是至今为止（2018年），离地球最近的一次引力波侦测事件。参与的几个机构早先拒绝对此传言做说明，只公告声明有几个探测器发现异常的现象需要分析，直至2017年10月16日才发表了官方声明。

侦获引力波

此次引力波信号持续约100秒，频率从24赫兹开始，增加至几百赫兹，呈通常的旋近啁啾模式，最终以相互碰撞并且并合在一起来结束旋近过程，并合的时刻为12:41:04.4 UTC。 这个信号首先到达位于意大利的VIRGO探测器，过了22毫秒后到达位于美国路易斯安那州利文斯顿的LIGO探测器，又过了3毫秒后到达位于美国华盛顿州汉福德的LIGO探测器。用来配对引力波信号的波型模板是按照广义相对论的后牛顿近似理论制成。
在并合事件发生的6分钟之后，对于LIGO汉福德的数据进行的电脑探索分析引发了“触发”机制，LIGO立即将这单探测器引力波触发事件信息，通过GCN通知（GCN notice），于13:08:16 UTC发送警报给其他天文学研究团队。由于在并合事件的约16秒之后，于12:41:20 UTC，Fermi的伽马射线爆监视系统（Gamma-ray Burst Monitor，Fermi-GBM）就已探测到伽马射线爆，并且Fermi也已发布了GCN通知，宣布探测到伽马射线爆，因此“几乎同时警旗”已自动举起。约在并合事件的40分钟之后，于13:21:42 UTC，LIGO/Virgo团队又发布了GCN报告（GCN circular），宣布非常可能发现了伴随着伽马射线爆的中子星并合事件，还给出大致的引力波源位置。
对于并合事件的天空定位，需要分析从三个干涉仪获得的数据。但在分析过程中，由于发生两个问题，因此延缓了约4.5小时才获得天空定位。第一个问题是，在并合前几秒，LIGO利文斯顿的数据出现了短暂噪声干扰，这是由于仪器噪声而产生的问题，因此实时分析软件忽略了信号，必须用手工分析数据，进行“削减措施”，在不影响信号的前提下除去燥声。第二个问题是，由于技术故障造成VIRGO连续流送数据的中断，因此延迟了40分钟，研究员才发现侦测到引力波信号，由于引力波恰巧传播至VIRGO探测器的盲角附近，所以信号非常微弱，很难被侦测到。在17:54:51 UTC，这三个探测器将信号源定位在南天的一个31平方度的90%可靠区域内。后来，更仔细地计算，将信号源定位在28平方度的90%可靠区域内。

侦获伽马射线

费米伽马射线空间望远镜（Fermi）最先侦测到伽马射线暴“GRB 170817A”，其发生在并合事件之后的1.7 秒时刻，于12:41:06 UTC，并且持续了2秒。GRB 170817A被分类为短暂伽马射线暴。在伽马射线暴被侦测到的14秒后，于12:41:20 UTC，Fermi的触发系统自动发布了GCN通知，宣布探测到伽马射线暴，提醒其他研究团队注意。于13:57:47 UTC，国际伽马射线天体物理实验室（INTEGRAL）也侦测到这伽马射线暴。从伽马射线暴抵达两个探测器的时间差，天文学者估算出伽马射线暴的大致天空定位，这动作促使对于伽马射线暴的准确天空定位获得改善。
虽然伽马射线源NGC 4993离地球不远，侦测到的信号相当微弱，这可能是因为并合过程所生成的物质喷流不是直接喷向地球，而是与地球视线呈30ﾟ角度。仔细分析Fermi数据可以揭示，GRB 170817A分为两个组分。第一个组分是主脉波，其时期是从并合事件的0.320秒前至0.256秒后，它的最佳拟合是康普顿化函数，即被指数截止的幂定律。第二个组分是弱尾巴，其紧跟在主脉波之后，累积通量为主脉波的34%，频谱类似软黑体频谱，温度约为10⁸K。

侦测中微子

在观测到GW170817的消息被发布之后，IceCube中微子观测站、心宿二中微子观测站与皮埃尔·俄歇观测站都尝试探测伴随的高能量中微子，然而在并合事件发生的500秒前后期间与14天期间，它们都没有观测到显著的来自于GW170817的中微子。学者认为，这是因为中微子喷流的喷射方向并不是指向地球，而是与波源地球轴线呈大角度的差角距。假若能够探测到中微子，则可揭露更多关于合并事件的信息，例如，并合事件所涉及到的强子的能量与密度、能量耗散机制。

并合细节

这次事件的引力波相当响亮，是至今为止（2018年）最响亮的一次，总信噪比为32.4。虚警率为每8.0×10⁴年一次。从分析观测到的引力波数据，可以推论，这并合事件是因两个中子星对撞而成，对撞速度约为光速的1/3。假设自转很快，则在90%可靠区域之内，总质量为2.82+0.47
−0.09 M☉，两个中子星的质量分别为1.36至2.26 M☉之间、0.86至1.36 M☉之间。根据先前观察到的中子双星数据，假设自转很慢，则在90%可靠区域之内，总质量为2.74+0.04
−0.01 M☉，两个中子星的质量分别为1.36至1.60 M☉之间、1.17至1.36 M☉之间。啁啾质量是对于引力波信号做分析能够获得的关于量度质量的最佳变量。GW170817的啁啾质量为1.188+0.004
−0.002 M☉。

科学重要性

在天文学里，GW170817是划时代的里程碑事件。在正式宣布合并事件的那一天，也发布了很多相关的初步研究论文，这包括在《科学》里的8篇论文，在《自然》里的6篇论文，在《天文物理期刊通讯》的一集特刊里的32篇论文。这次并合事件是举世瞩目的科学大事，吸引了全世界共襄盛举。在描述关于这并合事件的多信使观测的一篇论文《对于中子双星并合的多信使观测》里，一共有来自于超过900所研究机构的接近4000名天文学者参与共同执笔，大约为天文学社群成员的三分之一。超过70台陆基或空基天文台的望远镜对于这次事件进行观测。
GW170817是首次被侦测到发射引力波的中子星并合事件，它揭示中子星并合确实会发生，并且证实了中子星并合导致短暂伽马射线暴与千新星。GW170817也是首次被侦测到兼然发射引力波与电磁辐射的天文事件，因此将引力波的观测与天文学其它领域连结在一起。这关键的连结可以用来给出另一种量度宇宙膨胀速率的方法，从而确认或校正先前用其它方法获得的结果。GW170817还可以排除某些广义相对论的替代理论。长久以来，学者就猜想，假设参与并合的两个致密星体之中，至少有一个是中子星，则这并合事件会产生一大箩筐的电磁现象。如今，GW170817已被侦测到发射无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、伽马射线，因此证实了学者的猜想无误。不单如此，GW170817能够对于并合事件给出更为详细的描述：从观测获得的电磁现象数据，学者能够对于并合事件给予准确定位，并且辨认出它的寄主星系，还能够研究并合事件所排放出物质的物理行为，例如，相对论性喷射与非相对论性喷出物的来龙去脉。
这次并合事件对于短暂伽马射线暴给出解释。自从1990年代以来，学者就已认为，短暂伽马射线暴是来自于中子星并合，然而苦无实证。现在，经过这次并合事件，学者终于可以断言，任何伴随着引力波事件的伽马射线暴应是源自于中子星并合。由于这次短暂伽马射线暴事件发生的位置比先前任何类似事件近十倍，因此学者可以更容易研究其物理行为。然而，侦测到的信号相当微弱，这可能是因为并合过程所生成的物质喷流不是直接喷向地球，因此学者表示，很多伽马射线暴的信号显得很微弱的原因，不是因为他们离地球很远，而是因为它们的喷流方向不是直接朝向地球。
这次并合事件证实了千新星存在，更详细地说，千新星是因中子星并合而产生的天文现象。中子双星的旋近与并合会排放出很多丰中子的原子核，其会通过一系列捕获中子而快速增长，然后又通过放射性衰变快速变为另一种化学元素，这过程称为R过程。千新星的驱动倚赖的就是R过程的放射性衰变。之前于2013年6月，学者曾经观察到一次千新星，但是由于发生位置离地球很远，因此信号极为微弱。这次千新星的信号很强烈，非常明显地展示出中子双星并合后的R过程。另外，在中子双星四周的排放物质因R过程而发射出的大量光波，会因为重元素吸收蓝波段而变得越来越红。令人惊讶的是，这次千新星所展示出的行为跟理论预测相当一致。
比铁元素还重的元素，例如金元素、银元素与白金元素等等，到底是来自何处，是超新星还是千新星？这是一个长久困惑学者的谜题。这次并合事件彻底地解答了这个谜题，即很可能所有的重元素都是源自于千新星的R过程。学者估算，这次事件制成的重元素约为6 %M☉，其中，金元素约占200 M⊕、白金元素约占500 M⊕。对于中子星合并能够制成所有宇宙的金元素、白金元素的理论，以及中子星合并能够制成约一半数量所有比铁元素还重的元素的理论，这次事件的实验数据提供了强力支持。
对于电磁波与引力波之间的波速差，GW170817给出上限。假定第一颗光子的发射时间是在引力波发射峰值时间之后的1秒至10秒之间，则引力波与电磁波之间的波速差vGW − vEM 被限制在光速乘以−3×10⁻¹⁵ 与 +7×10⁻¹⁶ 之间，比先前的上限改善了14个数量级。GW170817可以用来检试等效原理（通过引力时间延迟效应测量）与洛伦兹协变性。 对于这次并合事件的观测，促使洛伦兹协变性破坏的某些极限大约降低了十个数量级。
广义相对论无法对于宇宙加速膨胀给出解释，因此，很多种替代理论试图以暗能量的概念来解释宇宙加速膨胀。GW170817排除了某些替代理论。例如，严格约束标量-张量理论与郝拉法引力、对于双度规理论设定引力子质量上限、驳回暗物质仿真理论。GW170817还证实，传播于时空的引力波，也会如同电磁波一般，被暗物质弯曲时空的效应所影响。总括而言，由于GW170817对于引力波与电磁波的波速差所给出的严格限制，任何新式的替代理论，必须假设引力波与电磁波的传播速度相等。
像GW170817 这一类的引力波信号可以被用为标准警笛，其能给出另一种量度哈勃常数的方法。使用这方法，初步估计哈勃常数为70.0+12.0
−8.0 km/s，大致与当今最佳估算相符合。