1987年2月24日，一個前所未有的壯觀的信號被天文學家觀測到。從165，000光年之外，來自最近被摧毀的恆星的第一個信號到達了地球，該恆星是一顆核心坍塌超新星。人類以前在銀河系內外的星系中見過超新星，但這次很特別，它到達的地球的第一個暗示不是以光的形式出現，而是以從未測量過的信號形式出現：中微子。
圖註：超新星1987a的殘餘物，位於距麥哲倫大雲約165，000光年的地方。當它們達到峰值亮度時，II型（核心摺疊）超新星的亮度將是Ia型超新星的兩倍多，並且會同時發射中微子和光，但與它們的環境相互作用不同，從而到達不同的時間。
直到幾個小時後，光才到達，這與恆星內部發生的衝擊波到達地表所花的額外時間相對應。當光與構成祖恆星的物質相互作用時，中微子卻直接穿過它，使它們有一個重要的開端。太陽系以外的天文事件，首次釋放出地球上觀測到的光和粒子。「多信使天文學」時代誕生了，雖然，它是一個天文學術語，對非天文學家來說比較陌生，它確是研究宇宙的未來。
圖註：多個中微子事件，由單獨的中微子探測器重建。1987年，三個對高能中微子和反中微子敏感的獨立探測器在13秒內一次探測了總共25個粒子。幾個小時後，光也來了。
最初，天文學局限於在一個非常狹窄的領域：我們唯一能夠接收的信號是可見光的形式。因為我們已習慣用眼睛來觀察天體，這是我探測宇宙最常用的工具。數千年來，人類的眼睛觀察了太陽、月亮、行星、恆星和模糊而遙遠的星雲，我們現在知道的星雲是星系，因為它們緩慢但確實在天空中遷移。
即使在望遠鏡發明之後，天文學仍然局限於我們能在可見光中感知到的東西。從本質上講，望遠鏡所做的一切，基本上都是通過使用鏡子和或透鏡來增強我們的聚光能力，從而使聚光面積遠遠超過最徹底擴張的瞳孔的極限。
這些工具將揭示數十萬顆恆星、數百萬顆顆恆星和數十億顆恆星，而不是數千顆恆星。
圖註：銀河系和周圍天空中恆星密度的地圖，清楚地顯示了銀河系、大麥哲倫星雲。在可見光下，能發現星光和光阻滯塵埃，但其他波長有能力揭示出遠超光譜光學部分的迷人和信息結構。
早期，只有最亮的對象看起來有顏色特徵；其他天體如此遙遠，只能看到單色信號。然而，當攝影技術被應用到天文學中時，在望遠鏡上放置彩色濾光片，只能記錄特定波長的光。
當同時或快速連續對多個不同波長進行採樣時，收集的數據可以組合起來形成單一顏色的圖像。這種技術最初應用於地面圖像，但在短時間內擴展到天文學，使科學家能夠生成夜空中物體的彩色圖像。即使在今天，天文攝影領域不僅受到專業人士的喜愛，而且來自世界各地的數以萬計的業餘愛好者和愛好者也深受其樂。
圖註：通過拍攝三張以三種不同波長收集數據的同一物體的不同照片，可以分配並添加顏色（如紅色、綠色和藍色），從而生成真實真實、真實顏色的圖像。天文學家不僅使用這種技術，而且通過實現多波長天文學，將其擴展到了我們眼睛的極限之外。
儘管如此，這一技術僅利用了電磁頻譜中最小的部分：可見光。在現實中，有許多形式的光，既有高能量（較短的波長）的光，也有較低的能量（較長的波長）的光，較低的能量（較長的波長）類型的光可以被望遠鏡感知和探測。
今天，我們利用所有不同形式的光來研究宇宙中存在的天體。
伽馬射線和X射線揭示了高能物體，如脈衝星、黑洞和瞬時"爆裂"事件，紫外線、可見光和近紅外光揭示了恆星和恆星形成材料，中紅外和遠紅外光顯示有較冷的氣體和塵埃，而微波和無線電光則能顯示粒子的噴射、漫射背景發射以及單個原行星盤中的細節。我們觀察不同波長的光物體時，我們就有可能揭示一種全新的信息。
圖註：這個多波長的仙女座星系視圖顯示了在無線電光、紅外光、可見光、紫外線和X射線光中所揭示的。氣體、塵埃、恆星和恆星殘餘物在不同能量和不同溫度下發出光，都可以突出顯示，這取決於選擇哪個波長。
儘管我們對這些不同類型的天文觀測有不同的名稱——我們觀察到的有些是射線（伽馬射線和X射線），有些是光（紫外線和可見光），有些是輻射（紅外），有些是波（無線電）——它們仍然光。從物理學的角度來看，我們正在收集同樣的物質：光子，或光量子。當我們做任何這些類型的天文學研究時，我們只是在觀察具有不同特性的光。
圖註：宇宙射線是來自宇宙的超高能粒子，它撞擊高層大氣中的質子並產生新的粒子。快速移動的帶電粒子也發射出由於切倫科夫輻射產生的光，因為它們的移動速度比地球大氣中的光速快，並產生可以在地球上探測到的二次粒子。
換句話說，通過收集任何類型的光來進行天文學研究總是涉及同一類型的信使：同一類型的信息載體。然而，天文學也有其它形式，因為宇宙中的天體不只是發光。當它們經歷宇宙允許的所有天體物理過程時，它們可以發出各種各樣的信號，包括來自根本不同的信使。
許多類別的對象不僅發射光，而且發射粒子。從天空，包括太陽，我們檢測到各種各樣的宇宙射線粒子，包括：
電子正電子（電子的反物質對應物），質子反質子，中微子和反中微子，甚至更重離子，複雜的原子核，從氦到鐵。我們一直在太陽系內收集這些類型的粒子，已經有很長一段時間了，可以說，每次我們遇到流星雨時，我們都在目睹來自過去和現在彗星的大氣層中的粒子雨。太陽會發出各種各樣的宇宙射線。最近，隨著像超級神岡中微子探測器（Kamiokande）和IceCube中微子觀測站（美國）這樣的精密天文臺出現，我們現在能夠探測宇宙中微子。
圖註：超級神岡中微子探測器是中微子觀測站的繼承者，對附近1987年超新星中看到的25個中微子中的12個作出了響應，它僅能從太陽中微子中產生這張太陽圖像。
光和粒子在天文學中都是一種完全獨立的"信使"，因為它們需要完全不同的技術、設備和解釋才能理解宇宙。但21世紀10年代帶給我們更令人矚目的東西：第三種基本信使。2015年9月14日，第一個新信號到達：引力波的形式。
引力波是唯一能直接探測到的信號，沒有與它相關的已知、測量的標準模型粒子類型。每當質量通過其曲率變化的空間區域加速時，它們就會形成，但它只是我們能夠檢測到的特定頻率的最強、最大振幅信號。科學家使用一臺超精密的大雷射幹涉儀，能夠探測到引力波，這些引力波對應的波長變化不超過10^(-19)米：大約是質子的1/10，000。
圖註：在美國華盛頓州，用於探測引力波的LIGO漢福德天文臺依靠兩個垂直的4公裡「手臂」，裡面裝有雷射來探測引力波的通過。當波通過時，一個「手臂」將收縮，而另一個手臂將收縮，反之亦然，產生振幅僅為10^(-19)米的振蕩信號。
隨著三種截然不同的天文學類型，我們獲得了關於宇宙的新窗口和獲取所有信息的新方法。光、粒子和引力波是天文學家的不同類型的信使，每一類信號都揭示出其他兩個無法透露的關於宇宙的信息。
但是，這些各種天文技術最有力的例子發生在我們能夠同時使用多個天文技術時。當天文學家使用術語"多信使天文學"時，這就是他們所指的關鍵概念：用光和粒子、光和引力波、粒子和引力波，或者所有三個一起探測同一個天體或事件。隨著傳統（基於光）天文學、引力波天文學和宇宙射線天文學科學的進步，這些多信使事件將揭示宇宙前所未有的結果。
圖註：該圖是對兩顆合併的中子星的描繪。波紋時空網格表示碰撞發出的引力波，而窄光束是伽馬射線的射流，在引力波發生幾秒鐘後射出（天文學家探測到伽馬射線爆發）。2017年觀察到的中子星合併的後果指向了黑洞的產生。
2017年，引力波天文學家觀測到一個不同於其他信號的多信使信號，該信號最終相當於兩顆中子星在大約1.3億光年外的合併。幾乎同時——在引力波信號停止兩秒鐘後——第一個電磁信號（伽馬射線的形式）到達。第一個涉及引力波的穩健多信使信號已經探測到。
這只會隨著時間和技術的改進而變得更好。當下一個附近的超新星出現時，我們肯定能夠同時探測到光和粒子，甚至可能得到引力波。事實上，今年早些時候，我們的第一個三元信號有一個候選者（沒有成功。當脈衝星信號被引力波探測器探測到時，它也將是一個多信使信號。當我們的下一代雷射幹涉儀空間天線（LISA）上線時，我們甚至可以通過LIGO和Virgo，能夠預測今天看到的這些宇宙天體合併事件，從而給自己充足的準備時間，在"t=0"關鍵時刻，同時觀測多信使事件。
圖註：雷射幹涉儀空間天線（LISA）任務的主要科學目標是探測和觀察來自巨大黑洞和雙星系的引力波，其周期範圍為幾十秒至幾小時。地面幹涉儀無法進入這種低頻範圍，因為大氣效應和地震活動產生的局部引力噪聲背景無法屏蔽。它的上線預示著多信使天文學的新、巨大的進步。
我們知道如何從宇宙中收集的三種信號——光、粒子和引力波，它們都將完全不同的信息傳送到我們的前門。通過結合每一種觀測信號，進行綜合分析，我們可以比這些信使類型中的任何一種更多地了解我們的宇宙歷史。
我們已經了解了在超新星中如何產生中微子，以及它們的旅行路徑如何比光受到物質的阻礙少。我們已經把中子星與千新星的合併和宇宙中最重的元素的產生聯繫起來。隨著多信使天文學還處於起步階段，隨著這一科學在21世紀的發展，我們可以期待發現大量新的天文事件和新的天體。
正如你可以通過聽老虎的咆哮，來了解它的狀態，觀察它狩獵而了解更多關於老虎的信息；你也可以通過檢測這些根本不同類型的信使了解更多關於宇宙信號。在任何特定場景中，我們的身體可能受限於我們可以使用的感官，但我們對宇宙的了解，只受到控制宇宙的基本物理原理的限制。為了更深入地了解宇宙，我們應該利用我們所能調動的一切資源。