新模型证明恒星可以吸收引力的涟漪

时间：2021-10-03 10:25:00 来源：

人们认为，诸如艺术家对双星合并的演绎之类的高能事件会产生引力波，从而引起时空波动。

一项新发表的研究与先前关于重力波行为的假设相矛盾，表明恒星可以吸收重力波的能量。

科学家们已经展示了如何通过观察恒星“看到”引力波，即在宇宙中传播的时空结构中无形的涟漪。新模型提出，以与引力波相同的频率振荡的恒星将从该波中吸收能量并变亮，这是对爱因斯坦1916年广义相对论的一个被忽视的预测。这项研究今天发表在《皇家天文学会月刊》上：字母与先前关于重力波行为的假设相矛盾。

博物馆天体物理学系的研究员巴里·麦可南（Barry McKernan）说：“在爱因斯坦提出这一理论一百年后，我们仍然发现隐藏的宝石，这真是太酷了。”纽约市立大学研究生中心的教职员工；以及卡夫利理论物理研究所的卡夫利学者。

引力波可以看作是地震后发出的声波，但太空中“震颤”的来源是高能事件，例如超新星（爆炸恒星），双星中子星（当恒星爆炸时留下的成对的烧毁核对）），或黑洞和中子星的合并。尽管科学家们早就知道引力波的存在，但他们从未进行过直接观测，而是试图通过在地面和太空中进行实验来进行观测。检测困难的部分原因是因为波与物质的相互作用如此微弱。但是来自纽约市立大学，哈佛大学-史密森天体物理学中心，高级研究所和哥伦比亚大学的麦克尔南及其同事提出，引力波对物质的影响可能比以前想象的要大。新模型显示，具有振动（振动）的恒星与通过它们的重力波的频率相匹配，可以使它们共振并吸收涟漪中的大量能量。

McKernan说：“就像弹簧以特定频率振动，然后以相同频率击中弹簧一样，会使振荡更加强烈。”“引力波也是如此。”

如果这些恒星吸收了大能量脉冲，则它们会暂时被“吸收”并变得比平时更亮，同时它们会随时间释放能量。这可以为科学家提供另一种间接检测引力波的方法。

“您可以将星星看作是木琴上的条形，它们都有不同的自然振荡频率，”合著者萨维克·福特（Saavik Ford）说，他是博物馆天体物理系的研究员，也是曼哈顿自治市的教授。纽约市立大学社区学院；纽约市立大学研究生中心的教职员工；以及卡夫利理论物理研究所的卡夫利学者。“如果您有两个黑洞相互融合并以一定频率发射引力波，那么您一次只会击中木琴上的一根横条。但是，由于黑洞在靠近时会逐渐衰减，因此引力波的频率会发生变化，您会碰到一系列音符。因此，您很可能会先看到大星星，然后是越来越小的星星。”

这项工作还提出了一种间接检测引力波的不同方法。从地球或太空中的重力波探测器的角度来看，当频率正确的恒星通过高能源（例如合并黑洞）前时，探测器将看到测得的重力波强度下降。换句话说，包括我们自己的太阳在内的恒星可以使重力波的背景源黯然失色。

“您通常认为恒星被某些东西所掩盖，而不是相反。”麦可南说。

研究人员将继续研究这些预测，并尝试确定从望远镜或探测器观察这些效应需要多长时间。

其他作者包括哈佛大学-史密森天体物理学中心和高级研究所的Bence Kocsis，以及哥伦比亚大学的Zoltan Haiman。

美国国家航空航天局（NASA）赠款#APRA 08-0117，＃NNX11AE05G和＃NNX11AF29G为这项工作提供了支持，美国国家科学基金会的赠款#PAARE AST-1153335和#PHY 11-25915（纽约市曼哈顿社区大学教职员工发展基金） WM总理研究奖学金高级研究学院的Keck基金会基金和Kavli理论物理研究所的基金。

出版物：B. McKernan等人，“星星作为重力波的共振吸收器”，MNRAS（2014年11月21日）445（1）：L74-L78。土井：10.1093 / mnrasl / slu136

研究报告的PDF副本：恒星是重力波的共振吸收体

图像：美国宇航局

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