多乘客天文学如何发掘宇宙的线索

天文学家已经有一个重磅炸弹的一年。

除了追踪中微子的宇宙来源之外，他们还发现了两颗城市中子星的合并，每颗恒星都比太阳大。

这些发现被预示为“多通道天文学的新时代”到来的证据。

但什么是多乘客天文学？

在我们的日常生活中，我们根据不同的信号来解释我们周围的世界，例如声波，光（一种电磁波）和皮肤压力。这些信号中的每一个都可以由不同的“信使”携带。新信使引出新的见解。因此，天文学家热切地欢迎他们的科学使用新的信使。

许多信使

对于天文学的大部分历史，科学家们主要研究由一个信使传输的信号，即电磁辐射。这些在空间和时间中移动的波是通过它们的波长或在它们的粒子中发现的能量的量来描述的。

无线电波具有能量最低和波长最长的光子，其次是中间能量和波长的红外和光学光。 X射线和伽马射线具有最短的波长和最高的能量。

但科学家们也在研究其他信使：

• 宇宙射线：带电的原子粒子和原子核在光速附近传播。
• 中微子：不带电的粒子，看到宇宙的大部分是透明的。
• 引力波：空间和时间的结构中的皱纹。

尽管天文学中的一些领域多年来一直在研究这些信使，但天文学家最近才观察到银河系以外的事件同时发生了多个信使。在短短几个月内，天文学家可以将来自不同信使的信号拼凑起来的数量翻了一番。

就像在沙滩上散步一样

多乘客天文学是天文学的自然演变。科学家需要更多的数据来整理他们研究的物体的完整画面，并将他们发展的理论与他们的观察结果相匹配。

天文学家将不同波长的光子结合在一起，将宇宙的一些神秘事物拼凑在一起。例如，无线电和光学数据的结合在1951年确定银河系是一个螺旋星系中发挥了重要作用。

天文学继续使用一个信使光子来揭示我们宇宙的巨大成果。因此，如果多乘客天文学只是一个令人难以置信的成功历史的进化步骤，这是否意味着它只是一个新的流行语？

我们不这么认为。

想象一下，你正沿着海滩散步。您正在欣赏令人难以置信的日落，听到起伏的波浪，感受脚下的沙子，闻到咸味的空气。您的综合感觉形成了更完整的体验。

对于多乘客天文学，我们希望通过组合多个信使来学习更多信息，就像我们将视觉，听觉，触觉和嗅觉结合起来一样。

但它并不总是野餐

天文学家和粒子物理学家的文化代表了不同的科学方法。在多乘客天文学中，这些文化相互碰撞。

天文学是一个观察领域而不是实验。我们研究随时间变化的天文物体（时域天文学），这意味着我们通常只有一次机会观察瞬态天文事件。

直到最近，大多数时域天文学家一起在许多项目的小团队中工作。我们使用天文学家的电报或伽马射线协调网络等资源，即使在提交科学论文之前也能快速传达结果。

由于多乘客信号的大多数预期来源都是瞬态天文事件，因此除了光子之外，捕获信使也是一项巨大的努力。

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粒子物理学家在创建大型国际合作以解决他们最难解决的问题方面起了带头作用，包括大型强子对撞机，IceCube中微子天文台和激光干涉仪引力波观测台（LIGO）。将数百到数千名研究人员聚集在一起以实现共同目标需要全面识别角色，严格的沟通指南和许多电话会议。

需要响应多用户来源的快速变化以及捕获多个乘客信号的巨大努力意味着天文学和粒子物理学必须相互融合以引出两种文化中最好的。

多乘客天文学的好处

虽然多通道天文学是天文学家和粒子物理学家几十年来所做的演变，但综合结果却很有趣。

合并中子星的引力波的探测证实，这些碰撞在地球上（以及整个宇宙中）产生了大部分的金和铂。它还展示了这些碰撞如何引起（至少一些）短伽马射线爆发 - 这些爆炸事件的起源在天文学中是一个巨大的开放性问题。

中微子与单一天文源的第一个关联提供了宇宙如何制造其最高能粒子的一瞥。多乘客天文学揭示了我们宇宙中一些最极端条件的细节。

多方面的观点已经产生了超过其各部分的总和 - 我们可以期待在未来看到更多令人惊讶的发现。加拿大各地的精英团队已经为这个年轻的领域的发展做出了贡献，多乘客天文学有望在我们未来十年的加拿大乃至全世界的天文研究中发挥重要作用。

本文最初发表在Gregory Sivakoff和Daryl Haggard的The Conversation上。阅读原文。