观察发现垂死的恒星的"茧"是引力波的潜在新来源 天天即时看

• 2023-06-06 17:46:16来源：cnBeta

到目前为止，我们只探测到源自双星系统的引力波，即来自黑洞或中子星的合并。但是来自西北大学的研究人员有可能发现了一个新的非双星引力波源：在垂死的大质量恒星周围形成的碎片"茧"。

引力波是不可见的，但速度惊人的时空涟漪，由空间中一些最猛烈、能量最大的过程引起。引力波以光速传播，挤压和拉伸它们经过的任何东西。

美国的激光干涉仪引力波天文台（LIGO）是专门为探测引力波而设计的。像意大利的Virgo干涉仪和日本的神冈引力波探测器（KAGRA）一样，LIGO允许科学家使用他们收集的信息来分析我们的宇宙。到目前为止，引力波是从双星系统中观察到的，即两个天体--如黑洞或中子星--距离足够近，它们的引力吸引导致它们相互绕行。

【资料图】

现在，伊利诺伊州西北大学的研究人员说，我们可以测量来自一个单一的非双星源的引力波：垂死的大质量恒星周围的碎片"茧"。

"截至目前，LIGO只探测到来自双星系统的引力波，但有一天它将探测到第一个非双星引力波源，"该研究的主要作者Ore Gottlieb说。"这种茧是我们应该首先寻找这种类型的来源的地方之一。"

一个核心坍缩超新星是一个经历了引力坍缩的大质量恒星，处于生命的最后阶段。它的坍缩与长时间的伽马射线暴有关，它以高能射流的形式出现，当它们被挤出恒星时，会导致恒星物质形成一个沙漏状的茧。

戈特利布说："喷流从恒星内部深处开始，然后钻出它的方式来逃脱，这就像你在墙上钻一个洞。旋转的钻头撞到墙上，碎片从墙上溢出。钻头给了这种物质能量。同样地，喷气机冲破了恒星，导致恒星的物质升温并溢出。这些碎片形成了茧的热层"。

研究人员使用模拟方法来模拟一颗大质量恒星的坍缩，从恒星坍缩成黑洞开始，直到射流逸出。他们首次证明，一个茧可以发出可探测的引力波。研究人员说，这比从伽马射线暴或超新星中寻找引力波要好，后者发生的频率LIGO可能无法探测到。

"超新星是相当球形和对称的，所以球形爆炸不会改变恒星中的平衡质量分布来发射引力波，"戈特利布说。"伽马射线爆发持续几十秒，所以频率非常小--低于LIGO敏感的频段。"

另一方面，茧是不对称的，而且能量很高，研究人员说，这应该意味着LIGO会捡到它们。而且它们有可能提供额外的信息。

戈特利布说："我们的研究是向社会发出的行动号召，将茧作为引力波的一个来源来看待。我们也知道茧会发出电磁辐射，所以它们可能是多信使事件。通过研究它们，我们可以更多地了解在恒星的最内部发生了什么，喷射器的属性以及它们在恒星爆炸中的普遍性。"

这项研究发表在《ArXiv》杂志上。

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