
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的物理学教授尼古拉斯·尤尼斯说,更好地了解中子星的内部运作将导致对支撑宇宙运作的动力学的更多了解,也有助于推动未来的技术。尤尼斯领导的一项新研究详细介绍了双或双中子星系统中耗散潮汐力的新见解将如何告知我们对宇宙的理解。
“中子星是恒星坍缩的核心,是宇宙中密度最大的稳定物质,比粒子对撞机所能创造的条件更密集、更冷,”尤尼斯说,他也是伊利诺伊州宇宙高级研究中心的创始主任。“中子星的存在告诉我们,有一些与天体物理学、引力物理学和核物理学有关的看不见的特性,在我们宇宙的内部运作中起着至关重要的作用。”
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。
“中子星的特性会在它们发射的引力波上留下印记。然后,这些波通过太空传播数百万光年,到达地球上的探测器,比如先进的欧洲激光干涉仪引力波天文台和处女座合作项目,”尤尼斯说。“通过探测和分析引力波,我们可以推断中子星的特性,并了解它们的内部组成和在极端环境中发挥作用的物理学。”
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,这些潮汐力扭曲了中子星的形状并影响了它们的轨道运动。这些信息还可以告诉物理学家更多关于恒星的动态物质特性,比如内摩擦或粘度,“这可能会让我们深入了解导致能量净转移进入或流出系统的非平衡物理过程,”尤尼斯说。
利用来自GW170817引力波事件的数据,Yunes和伊利诺斯州的研究人员Justin Ripley, Abhishek Hegade和Rohit Chandramouli使用计算机模拟,分析模型和复杂的数据分析算法来验证双中子星系统内的非平衡潮汐力可以通过引力波检测到。GW170817事件的声音不够大,无法直接测量粘度,但尤尼斯的团队能够首次观测到中子星内部的粘度有多大。
这项研究结果发表在《自然天文学》杂志上。
尤尼斯说:“这是一个重要的进步,特别是对ICASU和美国大学来说。”“在70年代、80年代和90年代,伊利诺伊州开创了许多核物理学背后的主要理论,特别是那些与中子星有关的理论。这一遗产可以继续访问来自先进的LIGO和Virgo探测器的数据,通过ICASU和几十年来已经到位的核物理专业知识实现的合作。”