引力波探測器升級 科學(xué)家或管窺到中子星內(nèi)部？

  在美國物理學(xué)會(huì)最近的年會(huì)上，參與激光干涉引力波天文臺（LIGO）項(xiàng)目的科學(xué)家透露，世界上最成功的引力波探測器、已兩次捕獲到引力波的LIGO確定了新的觀測目標(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到雙黑洞并合產(chǎn)生的引力波；2016年6月15日，他們再次宣布“非常清晰”地探測到引力波的存在?？茖W(xué)家們認(rèn)為，兩次明確探測到引力波信號表明，引力波并非偶然事件，未來將有可能繼續(xù)探測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

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論能否經(jīng)受住考驗(yàn)等問題。

LIGO探測器

美國西北大學(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。”

“聆聽”中子星制造的波

隨著LIGO探測器不斷升級，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，人們用可見光無法觀測到這些駐波，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探測的“最佳聽音位置”，提高探測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。美國橡樹嶺國家實(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)測引力波信號，但這僅僅只是開始。”