下一代LISA引力波探测器将补充LIGO

这是一对绕轨道的紧凑物体发出的引力波发射的可视化图像。西北大学一项新的研究报告称，即将到来的天基重力波天文台LISA将能够观测银河系中数百个这样的双星系统，包括在球状星团中发现的大约50个双星。黑洞，中子星和白矮星组成。美国宇航局

历史悠久的首次探测，发现了来自遥远银河系外碰撞的黑洞的引力波，为了解宇宙打开了一个新窗口。在2015年9月14日的观测之后，又进行了一系列探测-又有四个双星黑洞和一对中子星-。

现在，正在建造另一个检测器，以将该窗口打开得更大。该下一代天文台称为LISA，预计将在2034年进入太空，它将对比地心激光干涉仪重力波天文台（LIGO）探测到的频率低的引力波敏感。

西北大学的一项新研究预测，LISA（激光干涉仪空间天线）可以探测到银河系球状星团中的数十个二进制文件（成对的紧凑物体对）。这些二进制源将包含黑洞，中子星和白矮星成分的所有组合。由这些稠密星团形成的双星将具有许多与孤立形成的双星不同的特征，与其他恒星相距甚远。

该研究是第一个使用现实球状聚类模型对LISA来源进行详细预测的研究。5月11日，《物理评论快报》（Physical Review Letters）发表了“银河系球状星团中的LISA来源”。

哈勃太空望远镜拍摄到的银河系包含大约150个观察到的球状星团，例如M30，如此处所示。球状星团是密集的环境，其中包含数百万颗紧密堆积在一起的恒星。这些星团是引力波源的有效工厂，可以通过诸如LIGO和即将到来的天基观测站LISA之类的探测器进行观测。西北大学的一项新研究预测，LISA可以检测到簇中大约50个二进制文件。这些二进制源将包含黑洞，中子星和白矮星成分的所有组合。欧洲航天局/哈勃

该论文的第一作者，博士Kyle Kremer说：“ LISA对银河系很敏感，它将扩展引力波谱的广度，使我们能够探索LIGO不能观察到的不同类型的物体。”是西北大学温伯格文理学院的物理学和天文学专业学生，并且是西北天文物理学跨学科探索与研究中心（CIERA）的计算天体物理学研究合作成员。

迄今为止，在银河系中已观察到150个球状星团。西北研究小组预测，每三个星团中就有一个会产生LISA源。该研究还预测，在我们邻近的仙女座星系中，LISA可以检测到大约8个黑洞二进制，在附近的处女座中，可以检测到另外80个黑洞。

在LIGO首次检测到引力波之前，随着双探测器在美国的建造，世界各地的天体物理学家数十年来一直致力于对LIGO将观测到的天体现象进行理论预测。这就是西北理论天体物理学家在这项新研究中所做的事情，但这一次是由欧洲宇航局在美国宇航局的帮助下建造的LISA。

CIERA副总监Shane L. Larson说：“我们在同事弯曲金属和建造太空飞船的同时进行计算机模拟和分析，以便当LISA最终飞行时，我们都准备就绪。”该研究的作者。“这项研究正在帮助我们了解LISA数据中将包含哪些科学。”

球状星团是由数十万至数百万个恒星引力束缚在一起的球形结构。这些星团是银河系中最古老的恒星群体，并且是紧凑的物体双星的有效工厂。

西北研究小组在进行这项研究中具有许多优势。在过去的二十年中，Frederic A. Rasio和他的团队开发了一种功能强大的计算工具-世界上最好的工具-来对球状星团进行逼真的建模。西北物理与天文学系的Joseph Cummings教授Rasio是这项研究的资深作者。

研究人员使用了一百多个完全演化的球状星团模型，这些模型的性质与在银河系中观察到的球状星团相似。这些模型都是在CIERA上创建的，并在西北航空的超级计算机集群Quest上运行。这种强大的资源可以在几天之内演化出整个球状星团生命的120亿年。

出版物：Kyle Kremer等人，《银河系球状星团中的LISA来源》，《物理评论快报》，2018年； doi：10.1103 / PhysRevLett.120.191103