难以捉摸的连续引力波-时空中的持久波纹-在X射线恒星系统中

艺术家对异国情调的双星系统AR Scorpii的印象。

引力波是时空的涟漪，以多种形式出现。到目前为止，已经从碰撞的黑洞和碰撞的中子星中观察到了短时程引力波信号，但是科学家们希望找到其他种类的引力波。由ARC引力波发现卓越中心（OzGrav）领导的最新发表的研究对连续波进行了研究：持久的引力波，在这种情况下，是来自中子星（旧死星）在特定的低质量X恒星系统中产生的波。 -ray二进制文件。引力波探测器LIGO（激光引力波天文台）和处女座提供了出色的数据来搜索连续波，因为它们的信号很可能一直存在于探测器数据中（相比之下，碰撞黑洞产生的引力波会持续存在）仅一秒钟左右）。

中子星通常只有太阳20倍，非常紧凑，通常是太阳质量的一半和一半。一些中子星是孤独的，而其他中子星是在“双星系统”中的-中子星和伴星彼此绕轨道运行。OzGrav团队致力于在“低质量X射线双星”（LMXB）中寻找旋转中子星产生的连续波。低质量表示中子星的伴星，通常质量比我们的太阳低；它们之所以称为X射线双星，是因为科学家使用X射线望远镜观察到了它们的X射线。

在这项研究中，研究小组通过直接瞄准五个LMXB来搜索旋转中子星的连续波，这是这五个LMXB的第一个。所有目标LMXB都有X射线观察，表明中子星旋转的速度：旋转频率。当搜索连续波时，这是非常有用的信息，因为预期连续波的频率与中子星的旋转频率有关。这使团队可以在特定频率范围内搜索每个LMXB。

墨尔本大学汉娜·米德尔顿大学的首席作者和OzGrav研究人员说：“我们使用了由墨尔本大学研究人员开发的搜索方法，该方法以前曾用于搜索另一个名为Scorpius X-1的LMXB。天蝎座X-1是很有前途的连续波源，因为它的X射线非常亮，但是X射线观测无法测量天蝎座X-1的旋转频率。这意味着需要考虑多种频率。通过对五个LMXB的旋转频率进行X射线测量，我们可以将搜索的计算成本降低，有时最多可以降低99％。”

但是仅仅知道旋转频率还不够：连续波频率可能不等于旋转频率，因此研究小组在测量值附近搜索了较小的频率范围。

Middleton补充说：“连续波频率甚至可能随时间缓慢变化，因此我们需要能够跟踪许多个月的数据。”“搜索使用一种称为隐马尔可夫模型的技术，该技术广泛用于从语音识别到通信技术的应用。即使在观察过程中频率发生不可预测的变化，结果搜索也可以跟踪信号。”

那么，科学家发现了什么呢？在分析了第二次观测运行（2016年11月至2017年8月之间超过200天）的数据后，不幸的是，他们没有找到有力证据证明这五个LMXB发出连续波信号。但是搜索仍在继续！LIGO和处女座的第三次观测运行（从2019年4月至2020年3月）已经完成，因此OzGrav科学家拥有大量数据分析和恒星搜寻功能，可以将自己的牙齿深陷。