研究人員找到了一種新方法，可以在宇宙中一些最災難性的合併事件發生之前檢測它們。
中子星是大量死亡恆星的極其緻密的核心，它們彼此盤旋或進入黑洞，可以在中子星周圍的重帶電粒子海洋中引發潮汐波。 研究人員發現，這些潮汐波表現為定期爆發的電磁輻射，可以作為即將發生的合併的預警系統。
中子星可能是宇宙中最極端的天體。 是的，黑洞可能更奇特，但它們相對簡單——它們只是有很大的引力。 相比之下，中子星本質上是巨大的原子核，這涉及黑洞所沒有的有趣而復雜的物理學。
典型的中子星直徑只有幾公里，但重量卻是太陽質量的幾倍。 它們幾乎完全由中子組成（因此得名），但包含大量自由電子、質子和重核離子。 它們誕生於超新星——垂死的大質量恆星的爆炸——其中一些可能包含整個宇宙中最強的磁場。
中子星的內部是最神秘的，因為它的壓力和密度是如此之大，以至於超出了我們目前的物理學知識。 一些模型表明原子核只是均勻的中子流，而另一些模型則表明中子本身會衰變為夸克。 內核後面是一團堅硬、光滑的中子，它們慢慢地轉變為更複雜的圖案，例如塊和線，統稱為核糊。
據信，中子星的外殼由超流體電子和中子組成，當它接近表面時，它們會形成晶格。 最後是海洋——在 10 到 100 m 深度的一層液態電子、中子和離子。
在這些條件下，物質極其奇特的性質——超流體中子通常不會發生——使得中子星成為研究極端物理學的主要候選者。 在發現 GW 170817 之後，這個想法得到了改進，GW 是一種引力波信號，與兩顆合併中子星的電磁發射一起被檢測到。 被稱為多信使天文學的共同探測使物理學家能夠以前所未有的方式探測中子星的核心。
但自從 2017 年首次探測到引力波以來，我們還沒有看到任何其他中子星合併事件，這令人失望，因為中子星是自然界中測試高能物理的最佳實驗室之一。
但現在一種觀察中子星奇異行為的新方法可能意味著我們不必等待太久。 這篇新論文於 月發表在預印本數據庫 arXiv 上，重點關注中子星的海洋，其中除了自由電子和中子外，還可能含有碳、氧和鐵。 儘管與中子星的整個深度相比，海洋相對較淺，但它們是外層（不包括極其稀薄的“大氣層”），也是中子星最容易對外部宇宙做出反應的部分。
特別是，研究人員發現這些淺海可以像地球上的海洋一樣支持潮汐。 但是要在中子星上掀起潮汐，需要更多的引力來克服所有極端引力。 中子星的潮汐只有在中子星足夠接近一個大質量、緻密的物體時才會出現，例如另一顆中子星或黑洞。
幸運的是，這種雙星相對常見，因為恆星通常在多個系統中形成，然後經歷它們的生命週期，最終留下黑洞和中子星的組合。
當一顆中子星開始與另一顆中子星或黑洞合併時，這些物體會在幾年內慢慢地螺旋在一起。 當它們旋轉時，引力波會從系統中獲取能量，將它們拉得更近。 畢竟，在最後時刻，合併是在幾秒鐘內完成的。
但在此之前，軌道衛星可以在中子星上引發一系列共振潮汐。 這些潮汐可以保持高達 100 兆赫的頻率，並攜帶高達 10^29 焦耳的能量。 讓你知道這個數字有多大，整個人類每年只使用 10^20 焦耳。 一顆中子星的共振波比太陽一萬年的所有輻射能量還要多。
與海浪不同，這些潮汐由等離子海洋組成。 極端的電荷意味著潮汐可以發出強烈的電磁輻射爆發，在我們看來，這些輻射就像 X 射線和伽馬射線爆發。
根據他們的計算，研究人員估計，費米空間伽馬射線望遠鏡和核光譜望遠鏡陣列 (NuSTAR) 等空間天文台每年可以探測到幾顆中子星，而這些信號將在最後幾年之前出現合併。
有了這個警告，天文學家可以準備好他們的望遠鏡和天文台，準備好捕捉合併本身的時刻，並深入研究更有價值的電磁波和引力波數據。
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