引力波

引力波 (GWs) 是时空结构中的涟漪，由宇宙中一些能量巨大的事件产生。阿尔伯特·爱因斯坦在其1916年的广义相对论中预言了由大质量加速物体引起的引力波的存在。然而，在这项工作之后，又过了近一个世纪，直到2015年才首次直接探测到引力波。人类探测到的第一个信号，名为GW150914, 来自两个黑洞的碰撞，每个黑洞的质量约为太阳的30倍，距离地球约13亿光年。自那以后，全球引力波探测器网络已探测到约90次引力波信号，所有这些信号都来自中子星和黑洞的碰撞。

引力波探测器是大型干涉仪，它们的功能如同天线一般，可以接收来自（几乎）任何方向的引力波。目前全球网络中有4个干涉仪: 两台 LIGO 探测器 (一台位于美国华盛顿州的汉福德，另一台位于美国路易斯安那州的利文斯顿) 其臂长为 4 公里, 一台Virgo 探测器 (位于意大利比萨附近) 和一台 KAGRA 探测器(位于日本), 它们的臂长均为 3 公里。当引力波抵达地球时，其振幅已变得极其微小，因此探测这些波可能成为一项巨大的挑战。

引力波事件的光学后随

更具挑战性的是对同一源进行引力波和其它波段的联合观测。这被称为多信使观测(有时也称为多信使天文学)。 如果碰撞发生在一个吸积盘（围绕巨大中心天体运行的弥散物质盘）内部，则有可能产生电磁信号。当双星碰撞涉及至少一颗中子星时，也预期会产生电磁信号，例如伽马射线暴或光学/近红外波段的千新星。迄今为止，唯一一个同时拥有已确认多波段对应体的引力波信号是 GW170817。通过这一次多信使观测，我们得以更深入地了解中子星合并的本质、某些重元素的起源，并找到了一种测量宇宙膨胀速率的新方法。

全球引力波探测网络的第四观测季已于2023年5月24日启动，预计将持续至2025年1月。预计在此期间将每几天探测到一次引力波事件。一旦有引力波被探测到，警报将向公众发布，届时像GOTO这样的望远镜将全力猎寻那些难以捉摸的光学对应体信号！

GOTO

引力波光学暂现源观测者望远镜(GOTO) 由一组视场光学望远镜阵列构成，其设计旨在优化对引力波光学对应体的追踪观测。

GOTO的一项关键设计特性是其的可扩展性。该系统在设计上采用 模块化构建，以最小化成本并提高可复制性，同时确保对警报触发的快速响应时间，并兼顾巡天覆盖范围与探测深度。GOTO目前由两个不同的节点组成：位于加那利群岛拉帕尔马岛的穆查丘斯罗克天文台的 GOTO-North（北半球节点），和位于澳大利亚赛丁泉天文台的 GOTO-South（南半球节点），每个节点各配有两套系统，每套系统承载八台40厘米口径单元望远镜，并协同运作。由于拉帕尔马岛和赛丁泉天文台位于地球的两端，这使得GOTO能够进行不间断的观测——即当其中一个站点因日落而结束观测时，另一个站点将立即接管并接力观测。得益于这两个优越的地理位置和互补的观测时间窗口，GOTO系统得以每2-3天完成一次对整个天空的巡天扫描。

拉帕尔马岛上 GOTO设备群的特写，展示了以银河为背景的景象(摄于2021年9月10日)。(c) Krzysztof Ulaczyk 2021

GOTO的关键重点在于其快速响应系统，该系统旨在实现对来自 LIGO、Virgo和KAGRA的引力波源进行初步定位。当GOTO系统收到引力波事件警报时，它能够在30秒内将所有望远镜转向该位置，并开始搜寻该区域以寻找预测的光学对应体。有关GOTO设计的更多信息，请参阅此处.

与此同时，GOTO还运行在巡天模式下，每隔数日便对整个天空进行一次观测。这使其成为时域天文学（或称“暂现源天文学”）的理想工具——能够监测天空中任何变化，例如超新星的出现、变星、活动星系核以及众多其他天体！

图像一经拍摄，便会立即处理并上传至专用的 GOTO Marshall 系统，供团队进行目视检查。与此同时，为本公民科学项目筛选出的候选目标会被发送至 Zooniverse 平台，使该项目得以近实时运行。我们需要您的帮助来识别那些可能被遗漏的有趣暂现源——因为我们必须优先考虑速度而非完整性，只能查看一小部分目标。更多详情请参见We need you! 部分。

千新星、超新星、暂现源家族

夜空并非静止——宇宙中无时无刻不在发生着时间尺度为几小时、几天、几周乃至数月的变化。GOTO望远镜项目尤其致力于寻找以下现象:

• 千新星: 两颗中子星合并后产生的余辉。我们认为，宇宙中金、铂等重元素正是在此类事件中产生的。
• 超新星: 大质量恒星和白矮星残骸的爆炸。这些事件对于我们理解恒星演化至关重要，并且由于它们极其明亮，在测量宇宙膨胀等项目（如宇宙学距离尺度标定）中一直扮演着核心角色。

待君共探!

涉及的数据量过于庞大，GOTO 团队无法亲自查看所有候选目标，因此我们被迫只能重点排查一小部分目标——我们的机器学习分类器告诉我们这部分目标可能比较有意思。尽管我们投入了大量时间来优化分类器以实现最佳性能，但它们仍然会出错——而我们对分类器高度不确定的目标最感兴趣，因为这些目标很可能很奇特，因此具有科学价值！借助您敏锐的双眼，我们能够查看更多不确定的候选目标，从而发现那些可能被错过的暂现源。在您的帮助下，我们可以更快地发现这些新的暂现源，从而触发后续观测，最终共同探索我们的新发现。

GOTO-North（北半球望远镜）和GOTO-South（南半球望远镜）在每个晴夜持续巡天，生成数千张图像。在项目运行期间（且天气良好），我们将每小时上传过去24小时内GOTO观测到的新候选目标供您查看——其中大部分至今尚未被人眼审视过。在数据采集后仅数小时，您就有可能是第一个发现遥远宇宙爆炸的人。您还将为增进我们对“人类对暂现源事件分类能力”的理解做出巨大贡献，并构建时域天体物理学中最大的标记数据集之一。我们激动不已，期待看到您从GOTO数据流中发掘出哪些隐藏的瑰宝！