给中子星称重

给中子星称重

Phys. Rev. Lett. 94, 201101
(issue of 27 May 2005)

2005年5月27号出版的《物理学评论快报》(PRL)上，日本东京大学的 Masaru Shibata 等人提出了一种利用引力波研究中子星的新方法。两颗互相环绕旋转的中子星会逐渐损失能量，并不断靠近，最后会合并形成一个黑洞。

然而如果这对中子星的总质量稍小一些的话，比如不到两倍或三倍太阳质量，则会首先形成一个原来两倍大小的巨中子星，而后才会坍缩成黑洞。研究人员一直不清楚这两个过程的临界质量是多少， 根据现有的一些中子星模型，中子星物质的硬度越大，就越容易抵抗引力的作用而不致坍缩成黑洞，因此临界质量就会越大。

Shibata 和他的同事们前不久用计算机模拟了更接近真实情况的中子星模型，他们提出，两颗中子星合并成一颗巨中子星之后的短暂阶段里，能够发出一个引力波特征信号，这个信号的持续时间只有几分之一秒，可以利用刚刚发出的引力波来确定这个临界质量的下限。Shibata 和他的同事们发现，如果在距离地球 1 亿 5 千万光年的范围内，两颗相互环绕的中子星发生了一次合并，形成了一颗巨中子星，那么其辐射出的引力波信号就可以被激光干涉引力波天文台(LIGO)探测到，不过要等 LIGO 在 2009 年升级改造完之后才可以。

在 Shibata 后来的一篇论文里，他对细节进行了详细分析。Shibata 指出，LIGO 的研究人员可以分析数据测出中子星的质量。而后如果他们观测到了这个持续 1/10 秒或者更短的、频率为 3 kHz 的信号，合并临界质量就必须大于或者等于这个值，这样就给出了下限。Shibata 认为，这种测量方法的优越之处在于，你无需要为数众多的探测器和极高质量的数据就能得到十分有用的信息，并且能够直接检验现有的中子星理论的正确性。不过伊利诺伊大学香槟分校的 Stuart Shapiro 担心这么高频的信号超出了 LIGO 探测器的灵敏度，然而他认为个方案还是值得一试的。

视频1：(11.7 MB)
两个质量为 1.3 倍太阳质量的中子星合并成一个巨中子星的模拟结果，颜色代表密度。

视频2：(6.9 MB)
两个质量为 1.4 倍太阳质量的中子星直接合并成一个黑洞。这里中子星的物质硬度不够大，无法抵抗引力的作用。

原文点这里。

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