研究人员找到了一种新方法，可以在宇宙中一些最具灾难性的合并事件发生之前对其进行检测。
中子星是大质量死星的极其致密的核心，它们相互盘旋或进入黑洞，可以在中子星周围的重带电粒子海洋中掀起潮汐。 研究人员发现，这些潮汐波表现为有规律的电磁辐射爆发，可以作为即将发生的合并的早期预警系统。
中子星可能是宇宙中最极端的物体。 是的，黑洞可能更奇特，但它们相对简单——它们只是有很大的引力。 相比之下，中子星本质上是巨大的原子核，这涉及到黑洞所没有的有趣而复杂的物理学。
一颗典型的中子星的直径只有几公里，但其质量却是太阳的好几倍。 它们几乎完全由中子组成（因此得名），但包含大量自由电子、质子和重核离子。 它们诞生于超新星——垂死的大质量恒星的爆炸——其中一些可能包含整个宇宙中最强的磁场。
中子星内部最为神秘，因为其压力和密度之大，超出了我们目前的物理学知识。 一些模型表明原子核只是均匀的中子流，而另一些模型则表明中子本身会衰变为夸克。 内核的背后是一团坚硬、光滑的中子，它慢慢地转变为更复杂的模式，如块状和线状，统称为核浆。
据信，中子星的外壳由超流体电子和中子组成，当它接近表面时，这些电子和中子让位给晶格。 最后是海洋——一层液态电子、中子和离子，深度为 10 至 100 米。
在这些条件下，物质的极端奇异性质——超流中子通常不会发生——使得中子星成为研究极端物理学的主要候选者。 这个想法在发现 GW 170817 之后得到了完善，GW 是一种引力波信号，随着两颗合并中子星的电磁辐射而被探测到。 共同探测，被称为多信使天文学，让物理学家能够以前所未有的方式探测中子星的核心。
但自从 2017 年首次探测到引力波以来，我们还没有看到任何其他中子星合并事件，这令人失望，因为中子星是自然界测试高能物理的最佳实验室之一。
但现在一种观察中子星奇异行为的新方法可能意味着我们不必等待太久。 这篇新论文于 月发表在预印本数据库 arXiv 上，重点关注中子星的海洋，其中除了自由电子和中子外，还可能含有碳、氧和铁。 尽管与中子星的整个深度相比，海洋相对较浅，但它们是外层（不包括极其稀薄的“大气层”），也是中子星最容易对外部宇宙做出反应的部分。
特别是，研究人员发现这些浅海可以像地球上的海洋一样支持潮汐。 但是要在中子星上掀起潮汐需要更多的引力来克服所有的极端引力。 中子星中的潮汐只有在中子星足够靠近大质量、致密的物体（例如另一颗中子星或黑洞）时才会出现。
幸运的是，这样的双星相对常见，因为恒星通常在多个系统中形成，然后经历它们的生命周期，最终留下黑洞和中子星的组合。
当一颗中子星开始与另一颗中子星或黑洞合并时，这些物体会在几年内缓慢地旋转在一起。 当它们旋转时，引力波从系统中吸取能量，将两者拉得更近。 毕竟，到了最后时刻，合并不过是分秒必争的事情。
但在此之前，轨道卫星可以在中子星上引发一系列共振潮汐。 这些潮汐可以保持高达 100 兆赫兹的频率，并携带高达 10^29 焦耳的能量。 为了让您了解这个数字有多大，整个人类每年仅使用 10^20 焦耳。 单个中子星的共振波能量超过太阳一万年的所有辐射。
与海浪不同，这些潮汐由等离子海洋组成。 极端的电荷意味着潮汐可以发出强烈的电磁辐射爆发，在我们看来就像 X 射线和伽马射线爆发。
根据他们的计算，研究人员估计费米空间伽马射线望远镜和核光谱望远镜阵列 (NuSTAR) 等太空天文台每年可以探测到几颗中子星，而且这些信号会在最终出现前几年出现合并。
有了这个警告，天文学家可以准备好他们的望远镜和天文台，准备好捕捉合并本身的时刻，并深入研究更有价值的电磁波和引力波数据。
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