垂死恒星的茧可能是引力波的新来源

　　当一个喷流从一颗坍缩的恒星中逃逸出来时，它撞上了一个恒星碎片的茧。鸣谢:Ore gott lieb/CIERA/西北大学

　　据西北大学：到目前为止，天体物理学家只探测到了来自双星系统的引力波——两个黑洞、两个中子星或两者之一的合并。尽管天体物理学家理论上应该能够探测到来自单一非双星源的引力波，但他们尚未发现这些难以捉摸的信号。

　　现在，西北大学的研究人员建议寻找一个新的，意想不到的和完全未探索的地方:围绕垂死的大质量恒星的动荡，充满能量的碎片茧。

　　有史以来第一次，研究人员使用最先进的模拟技术来显示这些茧可以发射引力波。而且，与伽马射线爆发喷流不同，茧的引力波应该在激光干涉引力波天文台(LIGO)可以探测到的频段内。

　　“截至今天，LIGO只探测到了来自双星系统的引力波，但有一天它将探测到第一个非双星引力波源，”西北大学的Ore Gottlieb说，他领导了这项研究。"茧是我们应该寻找这种来源的第一个地方."

　　戈特利布将在美国天文学会第242届会议的虚拟新闻发布会上介绍这项研究。“喷射和湍流恒星死亡:新LIGO-可探测的引力波源”将于美国东部时间6月5日星期一下午12:15举行，作为“遥远星系中的发现”会议的一部分

　　Gottlieb是西北大学天体物理学跨学科探索和研究中心(CIERA)的CIERA研究员。这项研究的西北大学合作者包括维基·卡罗拉和亚历山大·奇科夫斯基教授，博士后莎兰·巴纳吉里和乔纳森·雅克明-伊德以及研究生尼克·卡兹。

　　新来源“不容忽视”

　　为了进行这项研究，戈特利布和他的合作者使用新的最先进的模拟技术来模拟一颗大质量恒星的坍缩。当大质量恒星坍缩成黑洞时，它们可能会产生以接近光速行进的强大粒子外流(或喷流)。戈特利布的模拟模拟了这个过程——从恒星坍缩成黑洞到喷流逃逸。

　　最初，他想看看黑洞周围形成的吸积盘是否能发出可探测的引力波。但是从他的数据中不断出现意想不到的东西。

　　“当我计算黑洞附近的引力波时，我发现了另一个干扰我计算的来源——茧，”戈特利布说。“我试图忽略它。但我发现这是不可能忽视的。然后我意识到这个茧是一个有趣的引力波源。”

　　当喷流撞击垂死恒星的坍塌层时，喷流周围会形成一个气泡或“茧”。茧是动荡的地方，热气体和碎片随机混合，并从喷流向各个方向扩展。戈特利布解释说，随着高能气泡从喷流中加速，它扰乱了时空，产生了引力波的波纹。

　　戈特利布说:“一架喷气式飞机从恒星内部深处出发，然后钻出来逃逸。”“这就像你在墙上钻一个洞。旋转的钻头撞击墙壁，碎片从墙壁中溢出。钻头给材料提供能量。同样，喷流穿过恒星，导致恒星的物质升温并溢出。这些碎片形成了茧的热层。”

　　号召行动起来看蚕茧

　　戈特利布说，如果茧确实产生引力波，那么LIGO应该能够在即将到来的运行中探测到它们。研究人员通常从伽马射线爆发或超新星中寻找单源引力波，但天体物理学家怀疑LIGO能否探测到这些。

　　“喷流和超新星都是非常高能的爆炸，”戈特利布说。“但我们只能探测到来自更高频率、不对称爆炸的引力波。超新星是相当球形和对称的，所以球形爆炸不会改变恒星中平衡的质量分布来发射引力波。伽马射线爆发持续几十秒，所以频率非常小——低于LIGO敏感的频带。”

　　相反，戈特利布要求天体物理学家将他们的注意力转移到茧上，茧既不对称又高能。

　　“我们的研究是对社会的一个号召，号召人们把茧看作引力波的一个来源，”他说。“我们还知道茧会发出电磁辐射，所以它们可能是多信使事件。通过研究它们，我们可以更多地了解恒星最内部发生的事情，喷流的特性以及它们在恒星爆炸中的普遍性。”

　　这项研究名为“喷射和湍流恒星死亡:新LVK-可探测的引力波源”