利用引力波观测双星中子星合并中的热效应

哈耶萨鲁亚源

从上面看，比较中子星合并后大约5毫秒的两个不同模拟(顶部和底部)的密度(右)和温度(左)的图。致谢:雅各布·菲尔兹，宾夕法尼亚州立大学

（）据美国能源部：在发表在天体物理学杂志《快报》上的一项研究中，研究人员使用THC_M1检查了中子星合并，这是一种模拟中子星合并的计算机代码，并解释了由于恒星的强大引力场和致密物质中的中微子过程而导致的时空弯曲。

研究人员通过改变状态方程中的比热容来测试合并的热效应，状态方程测量中子星物质温度升高1度所需的能量。为了确保结果的稳健性，研究人员在两种分辨率下进行了模拟。他们用更近似的中微子处理重复了更高分辨率的运行。

当两颗中子星相互环绕时，它们会在时空中释放出称为引力波的波纹。这些涟漪从轨道上吸取能量，直到两颗恒星最终碰撞并合并成一个物体。科学家们使用超级计算机模拟来探索不同核物质模型的行为如何影响这些合并后释放的引力波。他们发现残余物的温度和这些引力波的频率之间有很强的相关性。下一代探测器将能够区分这些模型。

科学家利用中子星作为实验室，在地球上无法探测的条件下研究核物质。他们使用当前的引力波探测器来观察中子星合并，并了解寒冷、超密度物质的行为。然而，这些探测器无法测量恒星合并后的信号。这个信号包含了关于热核物质的信息。

未来的探测器将对这些信号更加敏感。因为它们也将能够区分不同的模型，这项研究的结果表明，即将到来的探测器将帮助科学家为热核物质创建更好的模型。

这项工作使用了国家能源研究科学计算中心、匹兹堡超级计算中心和宾夕法尼亚州立大学计算和数据科学研究所的计算资源。