科学家们提升了了引力波探测能力以便研究中子星和黑洞的碰撞

天文学家和天体物理学家可以利用这些引力波探测的提示和信息来了解中子星的状态，并研究中子星和黑洞碰撞时的核相互作用。

明尼苏达大学双城分校科学与工程学院的科学家和一个国际团队的成员共同完成了一项关于引力波的研究，改进了探测这种时空涟漪的方法。

这项研究的目标是在探测到引力波后 30 秒内向天文学家和天体物理学家发出提示，以便他们更好地了解中子星和黑洞以及金和铀这样的重元素的产生原理。

他们的研究成果最近发表在了经过同行审议、开放存取的科学期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

当引力与时空发生相互作用，它在一个方向上压缩时空，在另一个与其垂直的方向上拉伸时空。这就是为什么目前最先进的引力波探测器是“L”型的。这些探测器利用干涉测量法来观察两个激光源产生的干涉图像，以此来测量激光的相对长度。探测引力波需要精确测量激光的长度：相当于测量在四光年外、离我们最近恒星的距离，并精确到一根头发丝的宽度。

这项研究是全球引力波干涉探测器网络激光干涉引力波观测台-室女座干涉仪-神冈引力波探测器（LIGO-Virgo-KAGRA , LVK）的一部分。

在最新的模拟测试中，科学家们利用了之前的观测周期得到的数据和模拟的引力波信号来展示软件和设备升级的成果。这个软件可以检测信号的形状，跟踪信号的状态，并估计事件中包含多少中子星或者黑洞这样的大质量星体。中子星是已知存在的体积最小、密度最大的恒星；它是大质量恒星爆炸成超新星之后的产物。

一旦这个软件探测到引力波信号，它就会向用户（通常是天文学家或天体物理学家）发送提示来告诉他们信号在天空中的位置。随着这个观测周期的设备升级，科学家们能够在探测到引力波后的30秒内发送提示。

“通过这个软件，我们可以探测到那些通常不知道具体位置就探测不到的中子星碰撞的微弱引力波，”明尼苏达大学双城分校物理与天文学院的博士生安德鲁·托伊沃宁（Andrew Toivonen）说，“探测到引力波将先帮助天文学家和天体物理学家确定信号的位置，这样他们可以进一步的研究。”

天文学家和天体物理学家可以利用这些信息来理解中子星的状态、研究中子星和黑洞碰撞时的核反应，以及了解金和铀这样的重元素是如何产生的。

这是使用激光干涉仪引力波观测台（LIGO）进行的第四次观测，并且它将持续观测到 2025 年 2 月。在前三次观测周期之前，科学家们改进了探测信号的方式。这次观测结束后，研究人员将继续查看数据并做出进一步改进以达到更快地发出提示的目标。

除了托伊沃宁，明尼苏达大学物理和天文学院的助理教授迈克尔·考夫林（Michael Coughlin）也参与了撰写了这篇多方合作的论文。

激光干涉仪引力波观测台由美国国家科学基金会资助，由加州理工学院和麻省理工学院运营。1200 多名来自世界各地的科学家和大约 100 个机构通过LIGO 科学合作组织参与了这项工作。

来自：牧夫天文