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科學家翻轉引力波數據分析：LIGO和室女座探測到暗物質恒星合并了嗎？
發布時間：2025-12-10 02:03:34 來源：骨軟筋酥網 作者：焦點
科學家翻轉引力波數據分析：LIGO和室女座探測到暗物質恒星合并了嗎？
（神秘的地球uux.cn）據加利西亞高能物理研究所：引力波是時空結構中的波紋，以光速傳播。家翻這些是轉引在宇宙中一些最劇烈的事件中產生的，如黑洞合并、力波超新星或大爆炸本身。數據自從2015年首次探測以來，分析經過三次觀測，和室恒星合并先進的女座LIGO和處女座探測器已經探測到大約100個這樣的波。
多虧了這些觀測，探測我們開始揭開我們宇宙中的到暗黑洞群，研究最極端狀態下的物質引力，甚至確定中子星合并期間金或鉑等元素的科學形成。
LIGO和處女座探測器是家翻人類有史以來建造的最精確的尺子，能夠測量引力波產生的轉引時空的微妙擠壓和拉伸。
波的力波檢測和它們的源的確定依賴于檢測器數據與由每種類型的源發射的波的理論模型或“模板”的比較。這實際上是著名的Shazam應用程序告訴我們細節(姓名、作者、年份)的方式。)酒吧里播放的音樂。
雖然有幾種方法來計算引力波模板，但最準確的方法(有時是唯一的方法)是通過在世界上一些最強大的超級計算機上進行的極其精確的數值模擬。然而，有一個警告:大多數數值模擬不輸出檢測器讀取的量，稱為應變，而是它的二階導數，稱為紐曼-彭羅斯標量。
這使得科學家需要對他們的模擬結果進行兩次積分。這項研究的共同負責人、香港中文大學的Isaac Wong博士解釋說:“雖然積分聽起來很簡單，但這種運算會出現眾所周知的錯誤，我們只能處理相當簡單的錯誤，如LIGO和處女座迄今為止一直在探測的圓形軌道上的黑洞合并。此外，這樣做并不簡單，需要相當多的人工調整，包括人類的選擇。”
在最近發表在《物理評論X》雜志上的一項研究中，由西班牙加利西亞高能物理研究所的Juan Calderón Bustillo博士和Marie Curie Fellow博士以及香港中文大學的Isaac Wong博士領導的一個團隊提出，要徹底改變引力波分析自誕生以來的執行方式。
作者建議對探測器數據進行求導，而不是對他們的模擬進行積分，同時保持他們的模擬不變。
玻色子星合并的再現。鳴謝:uux.cn/Nicolas Sanchis Gual和Rocio Garcia Souto。
Calderón-Bustillo博士解釋說，“雖然這看起來是一個很小的調整，但它有很大的優勢。首先，這大大簡化了獲取可與Virgo處女座數據進行比較的模板的過程。最重要的是，我們現在可以對超級計算機可以模擬的任何來源安全地做到這一點。”
事實上，該團隊長期以來一直有興趣研究當前的一些信號可能是由于更奇特和神秘的東西，即所謂的玻色子星。
來自巴倫西亞大學的這項研究的共同作者Sanchis-Gual博士說:“玻色子恒星的行為非常像黑洞，但它們從根本上是不同的，因為它們缺乏黑洞最獨特的(也是有點問題的)兩個方面:它們的不可逆表面被稱為事件視界，以及內部的奇點，物理定律在這里崩潰。”
雖然該團隊知道如何在超級計算機中模擬這些來源，但“由于眾所周知的問題，我們在理解如何將我們的模擬輸出轉換為我們可以與探測器數據進行比較的東西方面遇到了真正的困難。同樣來自巴倫西亞大學的亞歷杭德羅·托雷斯教授說:“從數據中提取導數的想法使事情變得非常簡單。
作為他們新技術的第一次應用，在發表于《物理評論D》的另一篇文章中，該團隊將LIGO和處女座觀察到的一些引力波事件與大量玻色子-恒星合并的模擬進行了比較。
阿威羅大學的卡洛斯·赫爾德羅教授說:“如果存在玻色子星合并，這至少可以解釋我們所知的暗物質的一部分。”
事實上，研究小組發現，迄今為止觀察到的最神秘的事件之一，即GW190521，確實與此類模擬相符。這加強了該團隊在2020年獲得的類似結果，該結果是使用明顯更小的星表獲得的。
參與了這兩項研究的香港中文大學博士生Samson Leong說:“看到GW190521與玻色子-恒星合并相一致是非常令人興奮的。這并沒有強調這些奇異物體在引力波天文學未來的潛在作用。”
K.U. Leuven的Tjonnie Li教授補充說:“這個結果也證明了我們新方法的力量。通過簡單的求導，我們為通過引力波探索和理解宇宙打開了一個更廣闊的窗口。”
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