研究人员推进引力波探测以研究中子星和黑洞的碰撞

明尼苏达大学双城科学与工程学院的研究人员与一个国际团队共同领导了一项新研究，该研究将改善对引力波(空间和时间中的涟漪)的探测。

该研究旨在在检测后30秒内向天文学家和天体物理学家发送警报，帮助提高对中子星和黑洞以及包括金和铀在内的重元素是如何产生的了解。

这篇题为“低延迟引力波警报产品及其在第四次LIGO-Virgo-KAGRA观测运行时的性能”的论文最近发表在《美国国家科学院院刊》上。

引力波通过沿一个方向压缩时空并沿垂直方向拉伸时空来与时空相互作用。这就是为什么当前最先进的引力波探测器是L形的，并使用干涉测量法来测量激光的相对长度，干涉测量法是一种观察两个光源组合产生的干涉图案的测量方法。

探测引力波需要精确测量激光的长度：相当于测量到最近恒星的距离，大约四光年远，精确到人类头发的宽度。

这项研究是LIGO-Virgo-KAGRA(LVK)合作的一部分，该合作是一个遍布全球的引力波干涉仪网络。

在最新的模拟活动中，使用了之前观测周期的数据，并添加了模拟引力波信号，以显示软件和设备升级的性能。该软件可以检测信号的形状，跟踪信号的行为方式，并估计事件中包含哪些质量，例如中子星或黑洞。中子星是已知存在的最小、密度最大的恒星，是大质量恒星在超新星中爆炸时形成的。

一旦该软件检测到引力波信号，它就会向订阅者(通常包括天文学家或天体物理学家)发出警报，以告知信号在天空中的位置。随着这一观测周期的升级，科学家们能够在检测到引力波后更快地在30秒内发送警报。

“通过这个软件，我们可以探测到中子星碰撞产生的引力波，这种引力波通常太微弱而无法看到，除非我们确切地知道该往哪里看，”博士安德鲁·托伊沃宁(AndrewToivonen)说。明尼苏达大学双城物理与天文学院的学生。

“首先探测引力波将有助于定位碰撞，并帮助天文学家和天体物理学家完成进一步的研究。”

天文学家和天体物理学家可以利用这些信息来了解中子星的行为方式，研究中子星和黑洞碰撞之间的核反应，以及如何产生包括金和铀在内的重元素。

这是使用激光干涉仪引力波天文台(LIGO)进行的第四次观测，观测将持续到2025年2月。在过去三个观测期间，科学家们对信号检测进行了改进。此次观测结束后，研究人员将继续查看数据并进行进一步改进，目标是更快地发出警报。

这篇多机构论文的作者包括明尼苏达大学物理与天文学学院助理教授迈克尔·考夫林(MichaelCoughlin)以及托伊沃宁(Toivonen)。

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