中子星合并产生引力波“指纹图谱”_

目前的检测技术水平难以探测引力波的信号，爱因斯坦在广义相对论的基础上推断或预测了引力波的存在，一直以来，对引力波推断的检验成了理论物理学的重大课题之一。英国的休伊什和贝尔了证实了钱德拉塞卡的中子星假说，贝尔的导师休伊什为此获得了诺贝尔物理学奖。第一位证实引力波理论预言的物理学家将是物理学诺奖的有力竞争者。在地球上接收的引力波信号将非常弱小，这些信号可能消失在探测仪器的噪音中。科学家最近模拟了双中子星的合并过程，从模拟实验中积累了有关中子星结构的信息。

德国和日本的理论天体物理学家开展了合作研究，合作团队在《物理学评论D》杂志发表了对中子星结构模拟的研究成果，他们发现引力波的光谱特征原子光谱相似。引力波产生于大质量物体的加速运动，1974年，科学家发现了引力波存在的第一个间接证据，他们当时在天鹰座发现了一个脉冲双星 PSR B1913+16，两颗快速绕转的中子星以螺旋的轨迹相互靠近，天体物理学家很早就认为，脉冲双星损失了能量，然后转化为引力波的传播方式。

拉塞·A·赫尔斯和约瑟夫·H·泰勒发现了一对脉冲双星，计算了它们释放的引力能，两位科学家间接地发现了理论预测的引力波，由此获得了1993年的诺贝尔物理学奖。目前，有几个以探测引力波为目标的大规模物理实验，主要的有美国的 LIGO ，欧洲Virgo和日本的KAGRA引力波实验项目。引力波物理学家估计，科学家在未来的5年将会从双中子星的合并事件中探测到引力波信号。

德国歌德大学理论物理研究所的卢西亚诺·瑞左拉教授解释说，人们很难探测到引力波信号，主要的原因是引力波的振幅很小，引力波事件的物理条件十分苛刻，发现引力波的难度极大，科学家预先设计了引力波探测的物理方法。德国歌德大学和日本大阪大学的物理学家开展共同合作，以新的仿真技术研究了双中子星的范例，双中子星在合并过程中发出了特别类型的引力波光谱。

从理论逻辑上分析，引力波光谱基本符合原子或分子的电磁波光谱，合作科学团队从引力波光谱的分析中得到了中子星特征的信息。2014年11月，天体物理学家在《物理学评论通讯》杂志发表了两篇相关的论文，最近的《物理学评论D》发表了合作团队最新的研究成果。引力波光谱好似双中子星的“指纹图谱”，对引力波光谱的解说有助于科学家发现中子星构成元素的重要线索，以确立中子星的状态方程式。

目前，科学家不知使用怎样的物理公式去描述中子星的状态，状态方程式以变量关系描述中子星的热力学性质，诸如：压力、温度、体积和粒子数量。找到中子星变量的相互关系，科学家将会十分欣喜，过去的40年以来，天体物理学遇到了未解的中子星谜题，中子星由什么元素构成？中子星有怎样的结构？引力波的信号很强时，辐射的“指纹图谱”将会十分清晰，一次测量可以获得足够多的信息。中子星的谜题到了最好的解决时机，今后几年，科学家希望探测到最遥远宇宙的引力波、在地球上发现引力波移动的轨迹。