引力波探測(cè)器升級(jí) 科學(xué)家或管窺到中子星內(nèi)部？

  在美國(guó)物理學(xué)會(huì)最近的年會(huì)上，參與激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）項(xiàng)目的科學(xué)家透露，世界上最成功的引力波探測(cè)器、已兩次捕獲到引力波的LIGO確定了新的觀測(cè)目標(biāo)——中子星、超新星等超大質(zhì)量天體，希望能進(jìn)一步揭開籠罩在這些龐大天體頭上的“面紗”。

 引力波或很常見

 引力波是由一些宇宙中最“暴力”事件引發(fā)的時(shí)空漣漪，被認(rèn)為是愛因斯坦廣義相對(duì)論實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中最后一塊缺失的“拼圖”。

 2016年2月11日，LIGO項(xiàng)目科學(xué)家宣布首次直接探測(cè)到雙黑洞并合產(chǎn)生的引力波；2016年6月15日，他們?cè)俅涡?ldquo;非常清晰”地探測(cè)到引力波的存在?？茖W(xué)家們認(rèn)為，兩次明確探測(cè)到引力波信號(hào)表明，引力波并非偶然事件，未來將有可能繼續(xù)探測(cè)到中子星等其他天體在碰撞過程中產(chǎn)生的引力波。

答疑解惑仍需觀測(cè)

今年1月28日，LIGO團(tuán)隊(duì)宣布，他們看見了兩個(gè)引力波候選事件，符合預(yù)期的每月一次的頻率。

科學(xué)家們指出，如果這些事件被證明是真實(shí)的，那么LIGO將獲得更多來自黑洞并合的引力波。這將進(jìn)一步幫助人們回答諸如恒星如何演化以及愛因斯坦的廣義相對(duì)論能否經(jīng)受住考驗(yàn)等問題。

LIGO探測(cè)器

美國(guó)西北大學(xué)的巴蒂爾·拉森在會(huì)議上接受采訪時(shí)表示：“回答這些問題的唯一途徑是進(jìn)行更多同類型的觀測(cè)。”

“聆聽”中子星制造的波

隨著LIGO探測(cè)器不斷升級(jí)，科學(xué)家們將能夠管窺太空中的中子星、超新星以及其他巨大事件的內(nèi)部，或者看到新事物。

加拿大天體物理學(xué)研究所的普拉什·庫(kù)瑪說：“既然我們已經(jīng)看見了雙黑洞并合產(chǎn)生的引力波，那么，升級(jí)后的LIGO接下來最有可能發(fā)現(xiàn)雙中子星的并合產(chǎn)生的引力波。”

銀河系約有10億顆中子星，但人們僅僅觀察到了其中的2500顆，引力波或許提供了一種新方式，讓人們能夠研究很多用望遠(yuǎn)鏡無(wú)法看到的中子星的特征。

LIGO團(tuán)隊(duì)近期發(fā)表了首個(gè)搜索脈沖星（脈沖星都是中子星，但中子星并非全部是脈沖星）自旋產(chǎn)生的引力波的結(jié)果，但被調(diào)查的200顆脈沖星，沒有一顆釋放出可被探測(cè)到的引力波。盡管如此，研究結(jié)果讓科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)很多脈沖星非常圓。LIGO團(tuán)隊(duì)成員、德國(guó)馬克斯普朗克引力物理學(xué)研究所的埃文·戈茨在年會(huì)上表示：“有些是非常圓的天體，比地球或人類制造出的任何物體都圓。”

脈沖星和其他中子星是非常龐大的天體，使得它們僅僅通過自旋就能持續(xù)不斷地制造出引力波——如果它們不是完美的球體，那么任何微小的隆起都能制造出波。

科學(xué)家們指出，如果我們能從雙中子星系統(tǒng)那兒捕獲到波，那么，它將幫助我們了解其神秘的內(nèi)部情況。中子星的內(nèi)核可能是由中子組成的超流體，這些中子簇?fù)淼萌绱司o密，因而能毫無(wú)摩擦地流動(dòng)。在這個(gè)超流體內(nèi)部，中子能自由漂移。這些流體的運(yùn)動(dòng)由中子星圍繞其伴星的軌道所驅(qū)動(dòng)，中子星和伴星離得越近，那么內(nèi)部流動(dòng)越快。

這些運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生駐波，人們用可見光無(wú)法觀測(cè)到這些駐波，但能使用LIGO看到它們。LIGO團(tuán)隊(duì)成員、麻省理工學(xué)院的余杭（音譯）表示，這些波正位于LIGO探測(cè)的“最佳聽音位置”，提高探測(cè)器的靈敏度有望讓我們看見這些波。

希望看到超新星內(nèi)部

即使我們用普通望遠(yuǎn)鏡看見的事物其實(shí)也隱藏著很多秘密。超新星背后的機(jī)制很難通過觀測(cè)進(jìn)行研究，因?yàn)檫@么巨大的爆發(fā)產(chǎn)生的灰塵和噪音可能讓科學(xué)家們無(wú)法獲得清晰的圖像。在銀河系，超新星爆發(fā)大約每50年出現(xiàn)一次。但核塌縮超新星是宇宙間能量最大的爆發(fā)，產(chǎn)生的引力波應(yīng)該正好位于LIGO目前的探測(cè)范圍內(nèi)。

科學(xué)家們希望，這些波能讓我們看見超新星內(nèi)部。美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的安東尼·梅扎卡帕說：“我們現(xiàn)在能借助核塌縮超新星模型預(yù)測(cè)引力波信號(hào)，但這僅僅只是開始。”