引力波科学家借助新引力波模型，有望进一步了解神秘的中子星
【引力波科学家借助新引力波模型，有望进一步了解神秘的中子星】
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伯明翰大学的引力波研究人员开发了一种新的模型 ， 有望对中子星的结构和组成产生新的见解 。
该模型显示 ， 恒星内部的振动 ， 或称震荡 ， 可以仅通过引力波信号直接测量出来 。 这是因为中子星会在潮汐力的作用下变形 ， 导致它们以特征频率振荡 ， 这些特征频率编码了引力波信号中关于恒星的独特信息 。
这使得利用碰撞中子星产生的引力波进行星震学研究（恒星震荡研究）成为一种很有前途的新手段 ， 可以用来探测密度极高的核物质难以捉摸的性质 。
中子星是巨大的恒星坍缩后留下的超致密的残余物 。 电磁波谱中观察到的中子星数以千计 ， 然而对它们的性质我们知之甚少 。 当两颗中子星相遇并形成双星系统时 ， 放出的引力波经测量可以收集到独特的信息 。 引力波首次由阿尔伯特·爱因斯坦预言其存在 ， 这些时空的涟漪是在2015年 ， 由先进激光干涉引力波观测站（LIGO）首度探测到的 。
通过利用引力波信号来测量中子星的震荡 ， 研究者将能够就这些恒星的内部获得新的见解 。 该研究发表于《自然-通讯》上 。
伯明翰大学引力波研究所的杰兰特·普拉滕(Geraint Pratten)博士是该研究的第一作者 。 他解释说：“随着两颗恒星围绕彼此旋转 ， 它们的形状受到其伴星引力的扭曲而变形 。 这变得越来越显著 ， 并在引力波信号中留下了独特的痕迹 。 ”
“作用于中子星的潮汐力在恒星内部激发了震荡 ， 这使我们得以了解到其内部的结构 。 通过自引力波信号测量这些震荡 ， 我们可以提取信息 ， 了解关于这些神秘天体最基本的性质和组成的成分 ， 除此之外 ， 我们并无了解这些的其它方法 。 ”
该研究团队建立的模型首度实现了直接通过引力波的测量数据确定这些震荡的频率 。 研究者们将他们的模型用在了一个中子星双星合并——GW170817首次被观测到的引力波信号上 。
第一共同作者帕特里夏·施密特(PatriciaSchmidt)博士补充道：“中子星双星的引力波首度被观测到已过了几乎三年 ， 我们仍然在寻找从信号中提取更多关于它们的信息的方法 。 通过建立更精密复杂的理论模型 ， 我们能收集到的信息越多 ， 就能距离揭示中子星真正性质的那一天越近 。 ”
人们为21世纪30年代计划建造的下一代引力波观测站 ， 将有能力探测到更多中子星双星 ， 而且能够较现在观察到更多关于它们的细节 。 伯明翰的研究团队建立的模型将为这门科学的发展做出显著的贡献 。
“来自这一最初事件的信息有限 ， 因为有许多背景噪音 ， 使你很难分离信号 ， ”普拉滕博士说 ， “用更精密的设备 ， 我们可以更精确地测量这些震荡的频率 ， 这应该会开始使我们收获一些极为有趣的新见解 。 ”
相关知识
引力波 ，在广义相对论中被定义为时空弯曲中的涟漪. 首先 ，它是由物质作加速运动而引起的. 之后它以光速向外传播 ，依靠一种类似于电磁辐射而被称之为’引力辐射’的形式传递能量. 这一概念在1905年由庞加莱提出 ，随后爱因斯坦在1906年基于广义相对论发表了预测. 作为经典力学的一部分 ，牛顿万有引力定律却并不能够支持引力波的存在. 因为这条定律假设了物体间的作用力是以无限速度传播的 ，因此经典物理学不能够以任何方式解释相对论现象.
作为观察天文学的一条分支 ，引力波天文学利用引力波收集可被探测到引力波源数据 ，例如由白矮星 ，中子星及黑洞组成的双星系统 ，超新星 ，以及大爆炸后早期宇宙的形成.
1993年 ，Russell A. Hulse和Joseph Hooton Taylor Jr.因观察并发现Hulse–Taylor双星获得了诺贝尔物理奖 ，这一发现为引力波的存在提供了间接证明.
2016年2月11日 ，LIGO和Virgo科学合作团队宣布他们于2015年9月14日完成了人类历史上首次对引力波的直接观测. 他们利用先进的LIGO雷射干涉引力波天文台 ，探测到引力波源自于双黑洞合并. 之后他们又多次探测到源自于黑洞或双中子星合并引起的确实的引力波事件 ，及一起潜在的引力波事件.
2017年 ，Rainer Weiss, Kip Thorne and Barry Barish因成功完成对引力波的直接观测而获得了诺贝尔物理奖.
作者：birmingham
FY：Astronomical volunteer team
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