现在，西北大学的研究人员建议研究一个新的、意想不到的、完全未被探索过的地方:围绕着垂死的大质量恒星的动荡、充满活力的碎片茧。

有史以来第一次，研究人员使用最先进的模拟来证明这些茧可以发射引力波。而且，与伽马射线爆发射流不同，茧的引力波应该在激光干涉仪引力波天文台(LIGO)可以探测到的频带内。

“到目前为止，LIGO只探测到了来自双星系统的引力波，但总有一天它会探测到第一个非双星引力波源，”西北大学的Ore Gottlieb说，他领导了这项研究。“茧是我们应该首先寻找这种来源的地方之一。”

Gottlieb将在美国天文学会第242次会议的虚拟新闻发布会上介绍这项研究。“喷射和动荡的恒星死亡:ligo可探测到的新的引力波来源”将于6月5日星期一举行，作为“遥远星系的发现”的一部分。

戈特利布是西北大学天体物理学跨学科探索和研究中心(CIERA)的CIERA研究员。该研究的共同作者包括西北大学教授Vicky Kalogera和Alexander Tchekovskoy，博士后同事Sharan Banagiri和jonathan Jacquemin-Ide以及研究生Nick Kaaz。

新来源“不容忽视”

为了进行这项研究，戈特利布和他的合作者使用了最先进的模拟技术来模拟一颗大质量恒星的坍缩。当大质量恒星坍缩成黑洞时，它们可能会产生强大的粒子外流(或喷流)，其速度接近光速。戈特利布的模拟模拟了这一过程——从恒星坍缩成黑洞到喷流逃逸。

最初，他想看看黑洞周围形成的吸积盘是否能发出可探测的引力波。但从他的数据中，一些意想不到的东西不断出现。

“当我计算来自黑洞附近的引力波时，我发现另一个来源扰乱了我的计算——茧，”戈特利布说。我试着忽略它。但我发现无法忽视它。然后我意识到茧是一个有趣的引力波源。”

当喷流碰撞到垂死恒星的坍塌层时，喷流周围会形成一个气泡或“茧”。茧是动荡的地方，热气体和碎片随机混合，从喷流向各个方向膨胀。戈特利布解释说，当高能气泡从喷流加速时，它会扰乱时空，产生引力波的涟漪。

戈特利布说:“一股喷流从恒星的深处开始，然后钻出一条出路逃逸。”“这就像你在墙上钻一个洞一样。旋转的钻头撞击到岩壁，岩屑从岩壁中溢出。钻头给这种物质提供能量。同样，喷流穿过恒星，导致恒星的物质升温并溢出。这些碎片形成了茧的热层。”

呼吁行动起来看看茧

戈特利布说，如果茧确实能产生引力波，那么LIGO应该能够在即将到来的运行中探测到它们。研究人员通常会寻找来自伽马射线爆发或超新星的单源引力波，但天体物理学家怀疑LIGO能否探测到这些。

“喷流和超新星都是非常高能的爆炸，”戈特利布说。“但我们只能从更高频率、不对称的爆炸中探测到引力波。超新星是相当球形和对称的，所以球形爆炸不会改变恒星内平衡的质量分布来发射引力波。伽马射线暴持续几十秒，所以频率非常小，低于LIGO敏感的频段。”

相反，戈特利布要求天体物理学家将他们的注意力转移到茧上，茧既不对称又高能量。

他说:“我们的研究呼吁科学界采取行动，将茧视为引力波的来源。”“我们也知道茧会发射电磁辐射，所以它们可能是多信使事件。通过研究它们，我们可以更多地了解恒星最内部发生的事情，喷流的特性以及它们在恒星爆炸中的普遍性。”

这项名为“喷射和湍流恒星死亡:新的lvk可探测引力波源”的研究得到了美国国家科学基金会、美国国家航空航天局和费米周期14客座研究员计划的支持。这些先进的模拟是由能源部的橡树岭国家实验室超级计算机峰会和国家能源研究科学计算中心的超级计算机Perlmutter通过ASCR领导计算挑战计算时间奖实现的。