中子星潮汐波的闪光可能预示着即将发生的合并

　　研究人员发现了一种新方法，可以在宇宙中一些最大的灾难性合并发生之前检测到它们。

　　中子星是大质量死亡恒星的密度极高的核心，它们相互螺旋运动或进入黑洞，可以在中子星周围的重带电粒子海洋中掀起潮汐波。研究人员发现，这些潮汐波通过电磁辐射的定期闪光来展示自己，这可以作为即将发生的合并的早期预警系统。

　　中子星可以说是宇宙中最极端的物体。是的，黑洞可能更奇特，但它们相对简单——它们只是很多很多的引力。相比之下，中子星本质上是巨大的原子核，这带来了许多有趣、复杂的物理现象，而这些是黑洞无法分享的。

　　一颗典型的中子星直径只有几公里，但质量却是太阳的几倍。它们几乎完全由中子构成(因此得名)，但确实包含大量的松散电子、质子和重核离子。它们诞生于超新星——垂死的大质量恒星的爆炸——有些可以拥有整个宇宙中最强的磁场。

　　中子星的内部是最神秘的，因为压力和密度是如此的极端，以至于超出了我们目前的物理知识。一些模型认为核心仅仅是一团同质的中子，而另一些模型暗示中子本身会分解成它们的组成夸克。在内核之外，是一大堆固体、光滑的中子，它们慢慢转变成更复杂的模式，比如块状和线状，统称为核面团。

　　中子星的外壳被认为是由超流电子和中子组成的，越靠近表面，它们就越向晶格让路。最后，有一个海洋——一层液态电子、中子和离子，深度在10到100米(33到330英尺)之间。

　　观察中子星的奇异行为

　　在这些条件下，物质的极端奇异性质——你通常不会发现超流中子就在周围——使中子星成为研究极端物理的主要候选对象。自从发现GW 170817以来，这一想法得到了加强，GW 170817是在两颗合并的中子星的电磁发射旁边检测到的引力波信号。这项被称为多信使天文学的联合探测，让物理学家能够前所未有地探测中子星的核心。

　　但是现在，一种观察中子星奇特行为的新方法可能意味着我们不用再等了。这项新工作于5月发表在预印本数据库arXiv上，重点关注中子星海洋，除了自由电子和中子，还可能包含碳、氧和铁。尽管与中子星的整个深度相比，海洋相对较浅，但它们是最外层(不包括极其稀薄的“大气层”)，也是中子星最容易对外部宇宙做出反应的部分。

　　特别是，研究人员发现这些浅海可以支持潮汐，就像地球上的海洋一样。但是在中子星上掀起潮汐需要更多的引力来克服所有的极端重力。中子星上的潮汐只有在中子星足够接近一个大质量、高密度的物体时才会出现，比如另一颗中子星或黑洞。

　　幸运的是，这种双星对相对常见，因为恒星往往在多个系统中形成，然后继续它们的生命周期，最终留下黑洞和中子星的组合。

　　当一颗中子星开始与另一颗中子星或黑洞合并时，这两个物体会花几年的时间慢慢螺旋向对方靠近。当它们绕轨道运行时，引力波将能量从系统中带走，将这对夫妇拉近。最终，在最后时刻，合并在几秒钟内就结束了。

　　但在这之前，轨道伴星可以在中子星上引发一系列共振潮汐。这些潮汐可以保持高达100兆赫的频率，并携带高达巨大的10^29焦耳的能量。为了让你感觉到这个数字有多棒，每年人类都使用仅仅一个10^20焦耳。一个中子星共振潮汐波的能量比太阳照射10000年的总能量还要多。

　　与海浪不同，这些潮汐是由等离子体海洋构成的。极端的电荷意味着当潮汐晃动时，它们会发出强烈的电磁辐射，对我们来说就像X射线和伽马射线的闪光。

　　根据他们的计算，研究人员估计，像费米伽马射线太空望远镜和核光谱望远镜阵列(NuSTAR)这样的天基天文台每年可以探测到少量的中子星inspirals，这些信号将在最终合并前的几年出现。

　　有了这种警告，天文学家可以准备好他们的望远镜和天文台，以便他们准备好捕捉合并本身的时刻，并挖掘更珍贵的电磁波和引力波数据。