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引力波浪通过中子恒星猛烈碰撞后的空间和时间的织物浪涌

2021-09-28 17:50:09来源:

艺术家演绎的双星中子星合并。

2019年4月25日,Ligo Livingston天文台挑选了来自两个中子恒星的碰撞的引力涟漪。Ligo Livingston是引力波网络的一部分,包括由国家科学基金会(NSF)和欧洲处女座探测器资助的Ligo(激光干涉仪引力波天文台)。现在,一项新的研究证实,这一事件确实可能是两个中子恒星合并的结果。这只是第二次在引力波中观察到这种事件。

第一次这样的观察到2017年8月发生了历史,因为这是第一次检测到引力波和光的第一次从同一宇宙事件中检测到。相比之下,4月25日合并不会导致被检测到的任何光线。然而,通过单独分析引力波数据,研究人员已经了解到,碰撞产生了具有异常高的物体。

二元中子星聚结GW190425的模拟这部电影显示了一个数值模拟,表示二元中子星聚结和合并,这导致了检测到的引力波事件GW190425。此处显示的两个中子星具有与高级LIGO /处女座探测器进行的探测一致的特性。可以从此链接下载静止图像。

“从常规观测到光线,我们已经知道了我们自己的星系中的17个二元中子星系,我们估计了这些明星的群众,”俄勒冈大学的利戈队成员Ben Farr说。“令人惊讶的是,这个二进制文件的综合质量远远高于预期的质量。”

“我们已经检测到与二元中子星系的第二次活动一致,这是2017年8月的一个重要确认,这是两年前为多信使天文学的一个令人兴奋的新开端,”jo van den品牌,处女座发言人和Maastricht大学教授,荷兰的Nikhef和vu大学阿姆斯特丹。当同时目睹不同类型的信号时发生多信使天文学,例如基于引力波和光的信号。

GW190425的附加数值模拟该视频显示了与GW190425信号源兼容的二元中子星系的数值相对论模拟,由Ligo-Virgo全球Gravitational-Wave探测器的Gravitational-Wave探测器网络检测到2019年4月25日。它由两部分组成,两部分显示中子恒星的最后轨道,然后碰撞,然后迅速塌陷到黑洞中。第一部分侧重于强外地中子地区中子星物的动态;最高的质量密度(蓝色)高于核密度,白色表面以后出现近似黑洞地平线。第二部分是相同模拟的缩小,示出了发出的重力波在轨道平面上的传播,并且远离源。

该研究提交给Astrophysical Jourse封信,由一个由Ligo科学合作和处女座合作组成的国际团队,其中包括意大利的处女座重力波检测器。结果介绍了2020年1月6日的新闻简报,在夏威夷檀香山的美国天文学会的235次。

中子恒星是垂死的恒星的残余,随着他们的生命结束时崩溃的灾难性爆炸。当两个中子恒星螺旋在一起时,它们经历了一种暴力的合并,通过空间和时间的织物向引力刮。

Ligo成为第一个直接检测到2015年引力的天文台;在这种情况下,波浪由两个黑洞的凶猛碰撞产生。从那时起,Ligo和Virgo已经注册了几十个额外的候选黑洞并购。

在GW190425时,利戈利弊者探测器的数据的谱图。颜色尺度示出了在给定频率和时间的数据中存在的功率的量度。动画在两个框架之间交替显示:(i)数据(检测器噪声+信号)的谱图和(ii)与GW190425波形的数据减去。这些光谱图之间的差异清楚地显示了紧凑二元升性的“Chirp”信号特征。

2017年8月的中子星合并由Ligo探测器,一个在LiveSton,Louisiana和华盛顿州汉福德的一个中,以及世界各地的一系列轻型望远镜(中子星碰撞产生光,而黑洞碰撞一般认为不这样做)。该合并在Virgo数据中没有清晰可见,但该事实提供了最终针对Sky中的活动位置的关键信息。

2019年4月的事件首先在Ligo Livingston探测器的数据中确定。Ligo Hanford探测器当时暂时离线,并且在距离超过5亿的光年时,该事件在处女座的数据中太晕了。使用LivingSton数据,结合来自Virgo'sdata的信息,该团队将事件的位置缩小到一系列超过8,200平方度的天空,或大约20%的天空。相比之下,2017年8月的事件缩小到仅为16平方度的区域,或0.04%的天空。

利戈利文斯顿实验室。

“这是我们第一次出版的单身观测学检测活动,”Caltech的Anamariaeffler说,这是一个在Ligo Livingston工作的科学家。“但是免疫哥们的贡献。我们使用有关其非检测的信息,以便大致告诉我们信号必须源自信号。“

Ligo数据表明,合并体的组合质量约为我们太阳质量的3.4倍。在我们的银河系中,已知的二元中子星系统将群众组合到仅为太阳的2.9倍。质量异常高的一种可能性是,碰撞不是发生在两个中子星之间,而是发生在中子星和黑洞之间,因为黑洞比中子星重。但是,如果真是这样,那么黑洞对于这个类别来说必须非常小。相反,科学家认为,利戈目睹了两个中子恒星的破碎是更有可能的。

Ligo Hanford实验室。

“我们从数据中知道的是群众,近乎群众最有可能对应于中子恒星。然而,作为二元中子星系统,总质量远高于任何其他已知的银河中子星二进制二进制二进制二进制文件,“基于宾夕法尼亚州州的Ligo团队成员Surabhi Sachdev说。“这可能对这对原来形成的货物有趣的影响。”

中子星对以两种可能的方式思考形成。它们可能从大型恒星的二元系统形成,每个星星都将其生命视为中子恒星,或者当两个单独形成的中子恒星在密集的恒星环境中聚集时,它们可能会出现。4月25日活动的Ligo数据并不表示其中哪些方案更有可能,但他们确实建议需要更多的数据和新型号来解释合并的意外高质量。

有关重力波天文台的其他信息:

Ligo由NSF资助,由CALTECH和MIT经营,该公司构思了Ligo并引导了该项目。由美国国家科学基金会(NSF)领导的高级LIGO项目的财务支持由德国(马克斯·普朗克学会),英国(科学技术设施委员会)和澳大利亚(澳大利亚研究委员会-OzGrav)对该项目做出了重大承诺和贡献。来自世界各地的大约1300名科学家通过LIGO科学协作组织(包括GEO协作组织)参与了这项工作。

目前,处女座协作目前在11个不同的国家/地区组成了大约520个成员,包括比利时,法国,德国,匈牙利,意大利,荷兰,波兰和西班牙。欧洲的引力观测所(自我)在意大利的比萨附近举办Virgo探测器,由法国的Center National de La Recherche Scientifique(CNRS)资助,意大利的Istituto Nazionale di Fisica Unthere(Infn)和荷兰的Nikhef。