科学家发明新模型：可以从引力波中“看清”中子星的内部！

伯明翰大学研究引力波的科学家开发了一种新模型，有望对中子星的结构和组成产生新见解。该模型表明，仅从引力波信号就可以直接测量恒星内部的振动（振荡）。这是因为中子星会在潮汐力量的影响下变形，导致它们以特征频率振荡，而这些频率在引力波信号中编码了关于恒星的独特信息。这使得利用中子星碰撞产生引力波研究恒星振荡的星震学，成为探索极致密核物质难以捉摸本质的一种很有前景的新工具。

中子星是大质量恒星坍塌的超高密度残骸，中子星已经在电磁光谱中被观察到数以千计，但对中子星的性质依然知之甚少。通过测量两颗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。阿尔伯特·爱因斯坦最先预测了这些时空中的涟漪，先进激光干涉仪引力波天文台(LIGO)于2015年首次探测到了这些时空的涟漪。通过利用引力波信号来测量中子星的振荡，科学家将能够发现对这些恒星内部的新见解。

图示：类似于GW170817两颗合并中子星的数值相对论模拟结果。

究的主要作者、伯明翰大学引力波研究所的Geraint Pratten博士解释说：当这两颗恒星相互旋转时，它们的形状会因其伴星施加的引力而变形，这变得越来越明显，并在引力波信号中留下了独特的印记，其研究成果发表在《自然通讯》期刊上。作用在中子星上的潮汐作用力激发恒星内部的振荡，可以深入了解的内部结构。通过从引力波信号中测量这些振荡，天文学家可以提取关于这些神秘天体的基本性质和组成信息。

研究团队开发的模型，首次能够从引力波测量中直接确定这些振荡的频率，研究人员将模型用于首次观测到来自双中子星合并-GW170817的引力波信号。研究的共同主要作者帕特里夏·施密特博士说：在首次观测到来自双星中子星的引力波近三年后，我们仍在寻找从信号中提取更多信息的新方法。通过开发更复杂的理论模型收集的信息越多，就越接近揭示中子星的真实性质。

计划在本世纪30年代建造的下一代引力波天文台，将能够探测到比目前可能更多的双星中子星，并对它们进行更详细的观测，伯明翰大学团队开发的模型将对这一科学做出重大贡献。最初双中子星合并事件的信息是有限的，因为有相当多的背景噪音，使得信号很难分离。有了更复杂的仪器，可以更精确地测量这些振荡的频率，这将会产生一些真正有趣的见解。

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博科园｜研究/来自：伯明翰大学

研究发表期刊《自然通讯》

DOI: 10.1051/0004-6361/202038008

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