研究人员推进引力波探测技术以研究中子星和黑洞碰撞

美国明尼苏达大学双城分校的科学与工程学院的研究人员与国际团队合作，共同领导了一项新研究，将改进对引力波的探测，这些引力波是空间和时间的涟漪。

该研究旨在在检测到引力波后30秒内向天文学家和天体物理学家发送警报，有助于提高对中子星和黑洞以及重元素（包括金和铀）产生的理解。

最新的发现近期发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

引力波通过在一个方向上压缩时空并在垂直方向上拉伸来与时空相互作用。这就是为什么目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，这种方法是通过观察两个光源组合产生的干涉图案来进行测量。探测引力波需要精确测量激光的长度：相当于将距离最近的恒星（约四光年远）的距离测量到人类头发的宽度。

这项研究是LIGO-Virgo-KAGRA（LVK）协作项目的一部分，这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，使用了以往观测期间的数据，并添加了模拟引力波信号，以展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，并估计事件中包含了哪些质量，比如中子星或黑洞。中子星是已知存在的最小、最密集的恒星，是在超新星爆炸时形成的。

一旦该软件检测到引力波信号，它会向订阅者发送警报，通常包括天文学家或天体物理学家，以通知信号在天空中的位置。通过此次观测期间的升级，科学家们能够更快地，在检测到引力波后不到30秒内发送警报。

"有了这个软件，我们可以检测通常过于微弱以至于必须确切知道观测位置才能看到的中子星碰撞引力波,"明尼苏达大学双城分校物理与天文学学院的博士生安德鲁·托伊沃宁说道。 "首先检测到引力波将有助于定位碰撞，帮助天文学家和天体物理学家进行进一步的研究。"

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，研究中子星和黑洞碰撞之间的核反应，以及重元素（包括金和铀）是如何产生的。

这是使用激光干涉引力波观测站（LIGO）进行的第四次观测，将持续到2025年2月。在过去三次观测期间之间，科学家们已经改进了信号的检测。观测结束后，研究人员将继续查看数据，并进行进一步的改进，目标是更快地发送警报。