新的引力波模型有助于揭示中子星的真实性质

来自两个与GW170817相似的合并中子星的数值相对论模拟的结果。

伯明翰大学的引力波研究人员开发了一种新模型，有望对中子星的结构和成分产生新的见解。

该模型显示，仅通过重力波信号就可以直接测量恒星内部的振动或振荡。这是因为中子星将在潮汐力的作用下变形，导致它们以特征频率振荡，并且这些中子星在重力波信号中编码有关恒星的唯一信息。

这使得星震学（对恒星振荡的研究）与来自碰撞中子星的引力波成为探究极致密核物质难以捉摸性质的有前途的新工具。

中子星是坍塌的大质量恒星的超稠密残留物。在电磁波谱中已观察到它们数千个，但对其性质知之甚少。通过测量当两个中子星相遇并形成双星系统时发出的引力波，可以收集到独特的信息。这些时空的波动最初是由爱因斯坦（Albert Einstein）预测的，2015年由先进激光干涉仪引力波天文台（LIGO）首次检测到。

通过利用引力波信号测量中子星的振荡，研究人员将能够发现这些星内部的新见解。这项研究发表在《自然通讯》上。

伯明翰大学重力波研究所的Geraint Pratten博士是这项研究的主要作者。他解释说：“随着两颗恒星彼此绕成螺旋状，它们的形状会因其同伴施加的引力而变形。这变得越来越明显，并且在重力波信号中留下了独特的烙印。

“作用在中子星上的潮汐力激发了恒星内部的振荡，使我们能够洞悉其内部结构。通过测量引力波信号的这些振荡，我们可以提取有关这些神秘物体的基本性质和成分的信息，否则这些物体将无法获得。”

该小组开发的模型使首次能够从重力波测量中直接确定这些振荡的频率。研究人员在双星中子星合并-GW170817首次观察到的引力波信号上使用了他们的模型。

共同主要作者Patricia Schmidt博士补充说：“在观测到来自双星中子星的第一批引力波之后近三年，我们仍在寻找新的方法来从信号中提取有关它们的更多信息。通过开发越来越复杂的理论模型，我们可以获得的信息越多，我们就越接近揭示中子星的真实本质。”

计划在2030年代生产的下一代重力波观测站将能够探测到更多的双星中子星，并且比目前可能的观测更为详细。伯明翰团队制作的模型将为这项科学做出重大贡献。

Pratten博士说：“由于大量背景噪声使信号难以隔离，因此来自最初事件的信息有限。”“借助更先进的仪器，我们可以更精确地测量这些振荡的频率，这应该会开始产生一些非常有趣的见解。”

参考：Geraint Pratten，Patricia Schmidt和Tanja Hinderer于2020年5月21日在《自然通讯》上发表的“紧凑型二元螺旋体的基本模式引力波立体地震学”。
10.1038 / s41467-020-15984-5