利用引力波觀測雙星中子星合并中的熱效應(yīng) _雙星

從上面看，比較中子星合并后大約5毫秒的兩個不同模擬(頂部和底部)的密度(右)和溫度(左)的圖。致謝:雅各布·菲爾茲，賓夕法尼亞州立大學(xué)
據(jù)美國能源部：在發(fā)表在天體物理學(xué)雜志《快報》上的一項研究中，研究人員使用THC_M1檢查了中子星合并，這是一種模擬中子星合并的計算機(jī)代碼，并解釋了由于恒星的強(qiáng)大引力場和致密物質(zhì)中的中微子過程而導(dǎo)致的時空彎曲。
研究人員通過改變狀態(tài)方程中的比熱容來測試合并的熱效應(yīng)，狀態(tài)方程測量中子星物質(zhì)溫度升高1度所需的能量。為了確保結(jié)果的穩(wěn)健性，研究人員在兩種分辨率下進(jìn)行了模擬。他們用更近似的中微子處理重復(fù)了更高分辨率的運行。
當(dāng)兩顆中子星相互環(huán)繞時，它們會在時空中釋放出稱為引力波的波紋。這些漣漪從軌道上吸取能量，直到兩顆恒星最終碰撞并合并成一個物體。科學(xué)家們使用超級計算機(jī)模擬來探索不同核物質(zhì)模型的行為如何影響這些合并后釋放的引力波。他們發(fā)現(xiàn)殘余物的溫度和這些引力波的頻率之間有很強(qiáng)的相關(guān)性。下一代探測器將能夠區(qū)分這些模型。
科學(xué)家利用中子星作為實驗室，在地球上無法探測的條件下研究核物質(zhì) 。他們使用當(dāng)前的引力波探測器來觀察中子星合并，并了解寒冷、超密度物質(zhì)的行為。然而，這些探測器無法測量恒星合并后的信號。這個信號包含了關(guān)于熱核物質(zhì)的信息。
未來的探測器將對這些信號更加敏感。因為它們也將能夠區(qū)分不同的模型，這項研究的結(jié)果表明，即將到來的探測器將幫助科學(xué)家為熱核物質(zhì)創(chuàng)建更好的模型。
這項工作使用了國家能源研究科學(xué)計算中心、匹茲堡超級計算中心和賓夕法尼亞州立大學(xué)計算和數(shù)據(jù)科學(xué)研究所的計算資源。