銀河系中發(fā)現(xiàn)：迄今最大質(zhì)量的兩顆中子星碰撞，還產(chǎn)生了引力波！

一個(gè)國(guó)際科學(xué)研究團(tuán)隊(duì)探測(cè)到兩顆中子星碰撞產(chǎn)生的引力波信號(hào)，但這一名為GW190425的事件令人費(fèi)解：這兩顆中子星的質(zhì)量總和比任何其他觀測(cè)到的雙星中子星系統(tǒng)都要大，總質(zhì)量是太陽質(zhì)量的3.4倍。如此巨大的中子星雙星在銀河系中還從未見過，科學(xué)家一直對(duì)它是如何形成的感到困惑，但現(xiàn)在來自ARC引力波發(fā)現(xiàn)卓越中心(OzGrav)的一組天體物理學(xué)家有答案了。

雙星中子星在圍繞彼此運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)出引力波（時(shí)空中的漣漪），科學(xué)家們可以在中子星合并時(shí)探測(cè)到這些波，而引力波包含有關(guān)中子星的信息，包括質(zhì)量。來自宇宙事件GW190425的引力波告訴我們，無論是通過無線電波還是引力波天文學(xué)，中子星雙星都比之前通過無線電波或引力波天文學(xué)觀測(cè)到的任何中子星雙星都要大。莫納什大學(xué)的OzGrav博士生伊澤貝爾·羅梅羅-肖領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究提出了一種形成通道。

可以解釋這種雙星的高質(zhì)量，以及用傳統(tǒng)射電天文學(xué)技術(shù)無法觀測(cè)到類似系統(tǒng)的事實(shí)。GW190425是通過一個(gè)叫做‘不穩(wěn)定情況BB質(zhì)量轉(zhuǎn)移’的過程形成，這個(gè)過程最初定義于1981年。它始于一顆中子星，它有一個(gè)恒星伙伴：一顆具有碳氧核的氦(He)星，如果恒星的氦部分膨脹到足以吞沒中子星，這個(gè)氦云最終會(huì)在消散之前將雙星推向更近的距離,然后，恒星的碳氧核就會(huì)爆炸成超新星。

以這種方式形成的雙中子星可，能比通過無線電波觀測(cè)到的中子星質(zhì)量要大得多。它們?cè)诔滦潜l(fā)后合并得非?？欤沟盟鼈儾惶赡茉谏潆娞煳挠^測(cè)中被捕捉到。研究指出，不穩(wěn)定情況下BB質(zhì)量轉(zhuǎn)移的過程，可能是大質(zhì)量恒星系統(tǒng)如何形成的。OzGrav研究人員還使用了一種新開發(fā)的技術(shù)，測(cè)量雙星的偏心率，即恒星系統(tǒng)的軌道形狀偏離圓周的程度，發(fā)現(xiàn)與不穩(wěn)定情況下的BB傳質(zhì)一致。

目前的地面引力波探測(cè)器不夠靈敏，無法精確測(cè)量偏心率；然而，未來的探測(cè)器，比如定于2034年發(fā)射的天基探測(cè)器麗莎(Lisa)-將能讓科學(xué)家做出更準(zhǔn)確的結(jié)論。另外雙星黑洞被認(rèn)為主要通過兩個(gè)通道形成：孤立演化和動(dòng)態(tài)形成。雙星黑洞系統(tǒng)的分量質(zhì)量、自旋和偏心率為其形成歷史提供了線索。其偏心率，可能是動(dòng)態(tài)形成的標(biāo)志，利用自旋排列的偏心波形模型SEOBNRE，對(duì)LIGO和Virgo的第一個(gè)引力波瞬態(tài)星表中的雙星黑洞合并事件偏心率進(jìn)行了貝葉斯推斷。

研究發(fā)現(xiàn)所有這些事件都符合零偏心率。在參考頻率情況下，將偏心的上限設(shè)置在0.02%到0.05%范圍內(nèi)，置信度為90%。這些上限并不顯著地限制球狀星團(tuán)中動(dòng)態(tài)形成的LIGO-Virgo事件比例，然而，由于引力波瞬變星表將在未來的時(shí)間里急劇擴(kuò)大，可能很快就有可能通過偏心率測(cè)量。

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博科園｜研究/來自：ARC卓越重力波發(fā)現(xiàn)中心

研究發(fā)表期刊《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》

DOI: 10.1093/mnras/stz2996

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