迄今所见最重的双中⼦星系统.pdf

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1、GW190425：迄今所见最重的双中⼦星系统？2020年1⽉6⽇阅读英语原⽂或其他语⾔版本我们发现了什么？LIGO科学合作组织和Virgo合作组织报道，于2019年4⽉25⽇探测到来⾃双致密星体并合产⽣的引⼒波。我们合作组织将此信号命名为GW190425。LIGO由两个引⼒波探测器组成，⼀个位于华盛顿州的汉福德，另⼀个位于路易斯安娜州的利⽂斯顿。GW190425信号到达的时候，LIGO汉福德探测器暂时处于离线状态，但这⼀强信号被LIGO利⽂斯顿探测器捕捉到。位于意⼤利卡希纳的Virgo探测器当时处于采集数据状态。但由

2、于Virgo的敏感度低于LIGO，尤其是GW190425的源很可能位于Virgo较不敏感的天空区域，该信号仅仅在LIGO利⽂斯顿探测器中⾼于探测阈值。尽管如此，Virgo所采集的数据仍能帮助我们理解GW190425的源的参数。我们发现这个双星系统的总质量在3.3到3.7个太阳质图1：对并合产⽣GW190425信号的双中量之间。基于这个质量范围，最合理的解释是该⼦星系统的艺术描绘。图⽚来源：NationalScienceFoundation/LIGO/信号源于5.2亿光年外的⼀对中⼦星的并合。该SonomaStateU

3、niversity/A.Simonnet双星系统的总质量，明显⼤于任何已知的双中⼦星系统。背景介绍GW190425在⾼新LIGO和Virgo的第三次观测运⾏（被称为O3）中被探测到，该观测开始于2019年4⽉1⽇，并将于2020年4⽉30⽇结束。在这次观测运⾏之前，⾼新探测器曾先后进⾏了两次观测运⾏：O1（2015年9⽉⾄2016年1⽉）和O2（2016年11⽉⾄2017年8⽉），详情请点击此处。每两次观测运⾏之间，探测器通过新技术进⾏升级，以提⾼敏感度。在第⼆次运⾏观测（O2）中，LIGO和Virgo⾸次观测到来⾃

4、双中⼦星旋近并合的引⼒波，命名为GW170817。并且在整个电磁频谱中观测到了此次并合撞击产⽣的电磁对应体。GW190425可能是我们第⼆次⽤引⼒波观测到的双中⼦星并合。迄今为⽌，尚未发现与GW190425相关的电磁对应体或中微⼦信号。但这并不奇怪，此次的源⽐GW170817更远，因此所预期的电磁信号会更弱。但也许最⼤的因素是GW190425的定位不够好。事实上，GW190425的源的定位区域⼤约占整个天空的16%。对常规望远镜跟踪搜索来说，这是⼀个巨⼤的天空区域！何以得知GW190425信号来⾃宇宙天体？我们有⼀系

5、列寻找致密星体并合产⽣的引⼒波信号的搜索。这些搜索⽤⼀项被称为匹配滤波的技术，将观测到的数据和⼴义相对论所预⾔的理论信号进⾏⽐对。我们的搜索流⽔线从LIGO利⽂斯顿的数据中识别出了GW190425信号。下⼀步是估算该事件的显著程度，换句话说，我们想知道由于探测器数据中的噪声特性⽽意外导致这样⼀个信号的概率，称为误报率。要估算误报率，我们需要将GW190425的强度和背景噪声分布图2：该图显⽰了LIGO汉福德（LHO），LIGO利作⽐对。通过分析搜索分别采集于LIGO⽂斯顿（LLO）和Virgo的组合SNR–ξ2噪声概

6、率利⽂斯顿、LIGO汉福德和Virgo的数据函数。SNR（信噪⽐）量化了信号的强度，ξ2测（O1和O2中采集的169.5天和O3中采集试了信噪⽐的时间演化与实际来⾃双致密星体信的50天），我们创建了背景分布。我们号的匹配程度。该图显⽰的是双中⼦星信号的背发现GW190425的误报率是6万9千年⼀景。该背景通过O1和O2的169.5天以及O3的50天次。图2显⽰了在总共219.5天的背景数数据构造。GW190425所在的位置（⾦⾊五⾓据中，除了已确认探测到的GW170817，星）没有背景；它显著区分于背景。为了⽅便⽐G

7、W190425也明显区别于背景分布。较，蓝⾊和红⾊菱形分别显⽰了LIGO利⽂斯顿和LIGO汉福德探测器中记录的GW170817信号。除了搜索背景进⾏⽐对之外，我们也对GW190425进⾏了与先前引⼒波事件相似的检测程序。这些检查调研了GW190425是否可能由LIGO利⽂斯顿探测器中某⼀罕见的瞬时仪器噪声所导致。⽽我们并未发现任何可导致GW190425的环境或者仪器⼲扰。我们为何对GW190425感兴趣？我们发现两个致密星体中较重的⼀个质量为太阳质量的1.61倍到2.52倍，较轻的那个为太阳质量的1.12倍⾄1.68

8、倍。这些质量与从其他中⼦星测得的质量以及超新星爆发模拟所期望的质量相⼀致。根据电磁观测已知的最重的中⼦星（PSRJ0740+6620）为太阳质量的2.05–2.24倍。对于GW190425⽽⾔，我们不能排除其中⼀个或两个星体都是⿊洞。但最直接的解释依旧是这两个星体是中⼦星。如果是这样的话，我们能从GW190425知道些什么？我们发现，GW190