中子星是恒星坍缩后的致密残余物，它为科学家提供了一个了解宇宙最极端条件的独特窗口。通过引力波，研究人员可以研究它们的组成，为更深入地了解恒星动力学铺平道路。一项新的研究揭示了双中子星系统内的潮汐力如何通过引力波分析深入了解宇宙的运行和这些恒星的内部动力学。
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校物理学教授尼古拉斯-尤内斯（Nicolas Yunes）说，更好地了解中子星的内部运作将使我们对支撑宇宙运作的动力学有更多的了解，也有助于推动未来技术的发展。尤内斯领导的一项新研究详细介绍了对双中子星系统（或双星）内部耗散潮汐力的新认识将如何帮助我们了解宇宙。
"中子星是恒星的塌缩内核，也是宇宙中密度最大的稳定物质天体，其密度和温度远远超过粒子对撞机所能创造的条件，"伊利诺伊宇宙高级研究中心创始主任尤尼斯说。"中子星的存在本身就告诉我们，有一些与天体物理学、引力物理学和核物理学相关的看不见的特性，在我们宇宙的内部运作中发挥着至关重要的作用"。
然而，随着引力波的发现，这些以前从未见过的特性中的许多都变得可以观测到了。
伊利诺伊大学的研究人员罗希特-钱德拉莫利（Rohit Chandramouli，左）、尼古拉斯-尤尼斯（Nicolas Yunes）教授和阿比舍克-黑加德（Abhishek Hegade）利用计算机模拟、分析模型和复杂的数据分析，验证了双中子星系统内的作用力可以通过引力波探测到。图片来源：Fred Zwicky
"中子星的特性会在它们发出的引力波上留下印记。然后，这些引力波穿过数百万光年的太空，到达地球上的探测器，如先进的欧洲激光干涉仪引力波天文台和室女座合作组织，"尤尼斯说。"通过探测和分析这些波，我们可以推断出中子星的特性，了解它们的内部构成以及在极端环境中发挥作用的物理学原理。"
作为一名引力物理学家，尤内斯对确定引力波如何编码有关潮汐力的信息很感兴趣，潮汐力会扭曲中子星的形状并影响它们的轨道运动。这些信息还能告诉物理学家更多有关恒星动态物质特性的信息，如内部摩擦力或粘度，这可能会让我们深入了解导致系统能量净转移的失衡物理过程。
尤尼斯与伊利诺伊州的研究人员贾斯汀-里普利（Justin Ripley）、阿比什谢克-赫加德（Abhishek Hegade）和罗希特-钱德拉穆里（Rohit Chandramouli）一起，利用来自被确认为GW170817引力波事件的数据，通过计算机模拟、分析模型和复杂的数据分析算法，验证了双中子星系统内的失衡潮汐力是可以通过引力波探测到的。GW170817事件的声音不足以直接测量粘度，但Yunes的研究小组能够首次通过观测制约中子星内部的粘度有多大。
研究结果发表在《自然-天文学》杂志上。
尤内斯说："这是一个重要的进步，尤其是对ICASU和伊利诺伊大学而言。在70、80和90年代，伊利诺伊大学开创了核物理背后的许多领先理论，特别是与中子星有关的理论。通过访问先进的LIGO和 Virgo 探测器的数据、通过 ICASU 实现的合作以及这里已有的数十年核物理专业知识，这一传统将得以延续。"
编译自/ScitechDaily