引力波揭示了中子星以前未曾见过的特性

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伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校物理学教授尼古拉斯·尤尼斯 (Nicolas Yunes) 表示，更好地了解中子星的内部运作将有助于更好地了解支撑宇宙运作的动力学，也有助于推动未来的技术发展。尤尼斯领导的一项新研究详细介绍了双中子星系统内的耗散潮汐力的新见解将如何帮助我们理解宇宙。
“中子星是恒星的坍缩核心，是宇宙中最致密的稳定物质，比粒子对撞机所能创造的条件更致密、更冷，”尤尼斯说，他也是伊利诺伊宇宙高级研究中心的创始主任。“中子星的存在本身就告诉我们，存在与天体物理学、引力物理学和核物理学相关的看不见的性质，这些性质在我们宇宙的内部运作中发挥着关键作用。”
然而，随着引力波的发现，许多以前看不见的特性变得可以观测到。
“中子星的特性印刻在它们发射的引力波上。这些波随后穿过太空，传播数百万光年，到达地球上的探测器，如先进的欧洲激光干涉引力波天文台和处女座合作组织，”尤尼斯说。“通过探测和分析这些波，我们可以推断出中子星的特性，了解它们的内部组成以及在极端环境中发挥作用的物理现象。”
作为一名引力物理学家，尤尼斯对确定引力波如何编码有关潮汐力的信息很感兴趣，潮汐力会扭曲中子星的形状并影响其轨道运动。这些信息还可以让物理学家更多地了解恒星的动态材料特性，例如内部摩擦或粘度，“这可能让我们深入了解导致能量净流入或流出系统的非平衡物理过程，”尤尼斯说。
利用被认定为 GW170817 的引力波事件数据，Yunes 与伊利诺伊州的研究人员 Justin Ripley、Abhishek Hegade 和 Rohit Chandramouli 一起，使用计算机模拟、分析模型和复杂的数据分析算法，验证了双中子星系统内的非平衡潮汐力可以通过引力波探测到。GW170817 事件的强度不足以直接测量粘度，但 Yunes 的团队能够首次对中子星内部的粘度大小进行观察限制。
该项研究成果发表在《自然天文学》杂志上。
“这是一项重要进步，特别是对 ICASU 和伊利诺伊大学来说，”Yunes 说。“在 70 年代、80 年代和 90 年代，伊利诺伊州率先提出了许多核物理背后的领先理论，特别是与中子星相关的理论。这项遗产可以通过访问先进的 LIGO 和 Virgo 探测器的数据、通过 ICASU 实现的合作以及这里已有的数十年的核物理专业知识来延续。”