新工具利用引力波窥视中子星内部

新工具利用引力波窥视中子星内部想象一下，将一颗质量为太阳两倍的恒星压扁到曼哈顿的大小，其结果将是一颗中子星--宇宙中任何地方发现的最密集的天体。事实上，它们的密度超过了在地球上自然发现的任何物质的几十万亿倍。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1328411.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1328411.htm

激光干涉引力波天文台（LIGO）观测到名为GW230529的神秘信号

激光干涉引力波天文台（LIGO）观测到名为GW230529的神秘信号马克斯-普朗克引力物理研究所的研究人员通过精确的波形模型、新的数据分析方法和先进的探测器技术为这一发现做出了贡献。虽然这一特殊事件只是因为引力波而被观测到，但它增加了人们对未来用电磁波观测到更多此类事件的期待。"大约30年来，研究人员一直在争论最重的中子星和最轻的黑洞之间是否存在质量鸿沟。现在，科学家们首次发现了一个天体，它的质量正好落在这个被认为几乎是空的缝隙中。"位于波茨坦科学园的马克斯-普朗克引力物理研究所所长亚历山德拉-布奥纳诺（AlessandraBuonanno）说："现在是引力波研究非常激动人心的时刻，我们深入的研究领域有望重塑我们对由引力主导的天体物理现象的理论认识。"天体物理学家还利用GW230529检验了爱因斯坦的广义相对论。"GW230529与爱因斯坦理论的预测完全一致，"参与研究的波茨坦爱因斯坦研究所研究生EliseSänger说。"它提供了迄今为止利用LVK引力波事件对其他引力理论的一些最佳约束"。为了确定相互绕行并合并产生引力波信号的天体的特性，天文学家将来自LIGO利文斯顿探测器的数据与两个最先进的波形模型进行了比较。"波茨坦阿尔伯特爱因斯坦研究所团队的博士后研究员埃克托尔-埃斯特莱斯-埃斯特雷拉（HéctorEstellésEstrella）说："这些模型包含了一系列相对论效应，以确保产生的信号模型尽可能真实和全面，便于与观测数据进行比较。"波茨坦阿尔伯特爱因斯坦研究所博士生洛伦佐-庞皮利（LorenzoPompili）补充说："除其他外，我们的波形模型可以准确描述黑洞以光速的几分之一在时空中旋转，发射出多个谐波的引力辐射。GW230529是由一个质量为太阳1.3至2.1倍的小型天体与另一个质量为太阳2.6至4.7倍的小型天体合并而成的。这些紧凑天体究竟是中子星还是黑洞，仅靠引力波分析无法确定。不过，根据双星的所有已知特性，天文学家认为较轻的天体是一颗中子星，较重的是一个黑洞。因此，较重天体的质量很有把握地位于质量间隙中，而之前人们认为这个间隙大部分是空的。以前在这个质量范围内的候选天体中，没有一个能以同样的确定性被识别出来。爱因斯坦的广义相对论预测，中子星的质量比太阳轻三倍。然而，中子星在坍缩成黑洞之前的最大质量的确切数值尚不清楚。"考虑到电磁观测和我们目前对恒星演化的掌握，预计质量在3到5个太阳质量范围内的黑洞或中子星非常少。然而，新发现的天体之一的质量恰好符合这一范围，"布奥纳诺解释说。近年来，天文学家发现了几个质量可能符合这一难以捉摸的差距的天体。就GW190814而言，LIGO和Virgo发现了一个处于质量谱下边界的天体。然而，通过引力波信号GW230529探测到的紧凑型天体是第一个其质量明确属于这一差距的天体。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1426618.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1426618.htm

摩天大楼大小的小行星 “正向地球飞来”？ 如何知道风险是否真实

摩天大楼大小的小行星“正向地球飞来”？如何知道风险是否真实据CNET报道，在过去的一周里，世界各地的新闻机构已经再次恢复了一个点击率很高的话题，即一颗摩天大楼大小的小行星“正向地球飞来”。其中大多数指的是新发现的小行星2022RM4，这是一个比其他同尺寸的小行星更接近我们星球的大空间石头。但从任何实际意义上讲，它永远不会靠近我们的星球。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1331149.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1331149.htm

奇怪的夸克物质：引力波为宇宙中最密集的物质提供了线索

奇怪的夸克物质：引力波为宇宙中最密集的物质提供了线索由两颗中子星之间的合并产生的引力波可以揭示出通过这种合并产生的自由夸克。资料来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心/CI实验室日本理化学研究所的研究人员提出，来自中子星合并的引力波信号可能揭示了超密集夸克胶子物质的存在。通过模拟这些合并并分析由此产生的引力波，他们提出，在未来十年内到期的下一代探测器可以证实这一理论。宇宙中唯一发生这种情况的地方是中子星，即燃烧殆尽的恒星的坍缩残余物，它产生了令人难以置信的密度--一茶匙这样的材料重达几千亿公斤。但是，如果你继续进一步增加压力会发生什么？甚至天体物理学家也不知道这个问题的答案。中子星中心的密度比原子核的密度高三到五倍；这是黑洞形成之前可以达到的最高密度。没有人知道在这种极端密度下物质会发生什么。一种理论认为，中子和质子的超密集汤将分解成夸克和胶子的汤--物质的最基本构成部分。"一些研究人员认为，夸克相将出现在中子星的中心，"理研天体物理大爆炸实验室的ShigehiroNagataki说。"但这是一个猜想"。发现这种奇怪的物质形式是否存在的一个有希望的方法是通过使用引力波探测器观察两个中子星的合并。如果它确实存在，那么质子和中子在合并过程中如何解体为它们的组成夸克有两种可能性。它们可能经历一个尖锐的转变，就像液态水在正常压力下的沸点变成水蒸气一样。或者可能有一个模糊的转变，类似于水在高于临界点的压力下变成水蒸气的方式。现在，Nagataki和他的同事们观察到两颗中子星之间的合并，并计算了它们所产生的引力波，以探索第二种可能性。来自中子星合并的引力波的频率通常取决于中子星旋转的速度。较大的中子星通常旋转较慢，反之亦然。研究小组发现，通过分析中子星引力波的频率，应该可以探测中子星中是否存在夸克相。如果它确实存在，引力波也可以揭示夸克相如何出现。虽然目前的引力波探测器不能探测到这一点，但将在未来十年左右上线的下一代探测器应该能做到。Nagataki说："想到我们应该能够通过探测引力波来探测这种类型的转变，这真是令人惊讶。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1360197.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1360197.htm

突破爱丁顿极限：美国宇航局揭开超光速X射线源背后的秘密

突破爱丁顿极限：美国宇航局揭开超光速X射线源背后的秘密在最近发表在《天体物理学杂志》上的一项研究中，研究人员报告了用美国宇航局的核光谱望远镜阵列（NuSTAR）对ULX进行的首次测量。这一发现证实了这些光发射体像它们看起来那样明亮，而且它们打破了爱丁顿极限。一种假设认为，这种突破极限的亮度是由于ULX的强磁场造成的。但是科学家们只能通过观测来检验这个想法：ULX的磁场比地球上有史以来最强的磁铁还要强大数十亿倍，因此无法在实验室中复制。NuSTAR航天器的插图，它有一个30英尺（10米）高的桅杆，将光学模块（右）和焦平面的探测器（左）分开。这种分离对于用于探测X射线的方法是必要的。资料来源：NASA/JPL-Caltech突破极限被称为光子的光粒子对它们所遇到的物体施加一个小的推力。如果像ULX这样的宇宙物体每平方英尺发出足够多的光，光子的向外推力可以压倒物体重力的向内拉。当这种情况发生时，一个物体就达到了爱丁顿极限，理论上，来自该物体的光将推开任何落向它的气体或其他物质。这个开关在当光压倒引力时是非常重要的，因为落到超低频星上的物质是其亮度的来源。这是科学家们经常在黑洞中观察到的现象：当黑洞的强大引力将杂散的气体和尘埃拉进来时，这些物质会发热并辐射出光线。科学家们曾经认为ULXs必须是被明亮的气体库所包围的黑洞。但是在2014年，NuSTAR的数据显示，一个名为M82X-2的ULX实际上是一个不太大的天体，称为中子星。与黑洞一样，中子星是在恒星死亡和坍缩时形成的，它将超过我们太阳的质量装入一个比中型城市大不了多少的区域。这种令人难以置信的密度也在中子星的表面产生了一个引力，比地球表面的引力强100万亿倍。被这种引力拖入的气体和其他物质会加速到每小时数百万英里，当它们撞上中子星的表面时释放出巨大的能量。(例如，一颗棉花糖掉在中子星的表面，会以相当于一千颗氢弹的能量撞击它）。这就产生了NuSTAR探测到的高能X射线光。最近的研究针对的是2014年发现的核心ULX，并发现，像一个宇宙寄生虫一样，M82X-2每年从一颗邻近的恒星上偷取大约90亿兆吨的物质，或大约是地球质量的1.5倍。知道了撞击中子星表面的物质数量，科学家们可以估计出超低频星应该有多亮，他们的计算结果与独立测量的亮度相符。这项工作证实M82X-2超过了爱丁顿极限。没有幻觉如果科学家们能够确认更多的超低频星的亮度，他们可能会让一个挥之不去的假设成为现实，这个假设可以解释这些天体的表面亮度，而超低频星不需要超过爱丁顿极限。这个假说基于对其他宇宙天体的观测，认为强风在光源周围形成了一个空心锥体，将大部分的辐射集中在一个方向。如果直接对准地球，这个圆锥体可能会产生一种视觉错觉，让人误以为ULX超过了亮度极限。即使某些超低频辐射是这种情况，新研究支持的另一种假设表明，强磁场将大致为球形的原子扭曲成细长的，有弦的形状。这将减少光子推开原子的能力，最终增加一个物体的最大可能亮度。意大利国家天体物理研究所卡利亚里天文台的天体物理学家、最近研究的主要作者马特奥-巴切蒂说："这些观察让我们看到了这些令人难以置信的强磁场的影响，我们用现有的技术永远无法在地球上再现这些磁场。这就是天文学的魅力所在。观察天空，我们扩大了我们研究宇宙如何运作的能力。另一方面，我们不能真正设置实验来快速获得答案；我们必须等待宇宙向我们展示它的秘密。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357343.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357343.htm

天文学家通过分析引力波揭开中子星合并的热能秘密

天文学家通过分析引力波揭开中子星合并的热能秘密当两颗中子星相互绕行时，它们会在时空中释放出称为引力波的涟漪。这些涟漪会消耗轨道的能量，直到两颗恒星最终相撞并合并成一个天体。科学家们利用超级计算机模拟探索了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，残余物的温度与这些引力波的频率之间存在很强的相关性。下一代探测器将能够区分这些模型。中子星合并后约5毫秒，从上往下看，两种不同模拟中子星合并（上、下）的密度（右）和温度（左）对比图。资料来源：宾夕法尼亚州立大学雅各布-菲尔兹（JacobFields）。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。他们利用目前的引力波探测器来观测中子星合并，了解超密集冷物质的行为方式。然而，这些探测器无法测量恒星合并后的信号。这个信号包含了热核物质的信息。未来的探测器将对这些信号更加敏感。由于它们还能区分不同的模型，这项研究的结果表明，未来的探测器将帮助科学家们建立更好的热核物质模型。这项研究使用THC_M1对中子星合并进行了研究。THC_M1是一种模拟中子星合并的计算机代码，它考虑到了恒星强大引力场造成的时空弯曲以及致密物质中的中微子过程。研究人员通过改变状态方程中的比热容来测试热效应对合并的影响，比热容用于测量中子星物质温度上升一度所需的能量。为了确保结果的稳健性，研究人员以两种分辨率进行了模拟。他们用更近似的中微子处理方法重复了更高分辨率的运行。参考文献《双中子星合并中的热效应》，作者：JacobFields、AviralPrakash、MatteoBreschi、DavidRadice、SebastianoBernuzzi和AndrédaSilvaSchneider，2023年7月31日，《天体物理学杂志通讯》。DOI:10.3847/2041-8213/ace5b2《低三动量传递时中子-碳相互作用中核效应的识别》，2016年2月17日前，《物理评论快报》。DOI:10.1103/PhysRevLett.116.071802这项工作使用了宾夕法尼亚州立大学国家能源研究科学计算中心、匹兹堡超级计算中心和计算与数据科学研究所提供的计算资源。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1404551.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1404551.htm