垂死恒星的繭可能是引力波的新來源

當一個噴流從一顆坍縮的恒星中逃逸出來時，它撞上了一個恒星碎片的繭。鳴謝:Ore gott lieb/CIERA/西北大學
（神秘的地球uux.cn）據西北大學：到目前為止，天體物理學家隻探測到了來自雙星係統的引力波——兩個黑洞、兩個中子星或兩者之一的合並。盡管天體物理學家理論上應該能夠探測到來自單一非雙星源的引力波，但他們尚未發現這些難以捉摸的信號。
現在，西北大學的研究人員建議尋找一個新的，意想不到的和完全未探索的地方:圍繞垂死的大質量恒星的動蕩，充滿能量的碎片繭。
有史以來第一次，研究人員使用最先進的模擬技術來顯示這些繭可以發射引力波。而且，與伽馬射線爆發噴流不同，繭的引力波應該在激光幹涉引力波天文台(LIGO)可以探測到的頻段內。
“截至今天，LIGO隻探測到了來自雙星係統的引力波，但有一天它將探測到第一個非雙星引力波源，”西北大學的Ore Gottlieb說，他領導了這項研究。"繭是我們應該尋找這種來源的第一個地方."
戈特利布將在美國天文學會第242屆會議的虛擬新聞發布會上介紹這項研究。“噴射和湍流恒星死亡:新LIGO-可探測的引力波源”將於美國東部時間6月5日星期一下午12:15舉行，作為“遙遠星係中的發現”會議的一部分
Gottlieb是西北大學天體物理學跨學科探索和研究中心(CIERA)的CIERA研究員。這項研究的西北大學合作者包括維基·卡羅拉和亞曆山大·奇科夫斯基教授，博士後莎蘭·巴納吉裏和喬納森·雅克明-伊德以及研究生尼克·卡茲。
新來源“不容忽視”
為了進行這項研究，戈特利布和他的合作者使用新的最先進的模擬技術來模擬一顆大質量恒星的坍縮。當大質量恒星坍縮成黑洞時，它們可能會產生以接近光速行進的強大粒子外流(或噴流)。戈特利布的模擬模擬了這個過程——從恒星坍縮成黑洞到噴流逃逸。
最初，他想看看黑洞周圍形成的吸積盤是否能發出可探測的引力波。但是從他的數據中不斷出現意想不到的東西。
“當我計算黑洞附近的引力波時，我發現了另一個幹擾我計算的來源——繭，”戈特利布說。“我試圖忽略它。但我發現這是不可能忽視的。然後我意識到這個繭是一個有趣的引力波源。”
當噴流撞擊垂死恒星的坍塌層時，噴流周圍會形成一個氣泡或“繭”。繭是動蕩的地方，熱氣體和碎片隨機混合，並從噴流向各個方向擴展。戈特利布解釋說，隨著高能氣泡從噴流中加速，它擾亂了時空，產生了引力波的波紋。
戈特利布說:“一架噴氣式飛機從恒星內部深處出發，然後鑽出來逃逸。”“這就像你在牆上鑽一個洞。旋轉的鑽頭撞擊牆壁，碎片從牆壁中溢出。鑽頭給材料提供能量。同樣，噴流穿過恒星，導致恒星的物質升溫並溢出。這些碎片形成了繭的熱層。”
號召行動起來看蠶繭
戈特利布說，如果繭確實產生引力波，那麽LIGO應該能夠在即將到來的運行中探測到它們。研究人員通常從伽馬射線爆發或超新星中尋找單源引力波，但天體物理學家懷疑LIGO能否探測到這些。
“噴流和超新星都是非常高能的爆炸，”戈特利布說。“但我們隻能探測到來自更高頻率、不對稱爆炸的引力波。超新星是相當球形和對稱的，所以球形爆炸不會改變恒星中平衡的質量分布來發射引力波。伽馬射線爆發持續幾十秒，所以頻率非常小——低於LIGO敏感的頻帶。”
相反，戈特利布要求天體物理學家將他們的注意力轉移到繭上，繭既不對稱又高能。
“我們的研究是對社會的一個號召，號召人們把繭看作引力波的一個來源，”他說。“我們還知道繭會發出電磁輻射，所以它們可能是多信使事件。通過研究它們，我們可以更多地了解恒星最內部發生的事情，噴流的特性以及它們在恒星爆炸中的普遍性。”
這項研究名為“噴射和湍流恒星死亡:新LVK-可探測的引力波源”

(责任编辑：虹口區)