太空中的下一代引力波探测器将补充地球上的LIGO

埃文斯顿 - 历史上首次探测到远离银河系外的碰撞黑洞的引力波，为理解宇宙打开了一扇新窗口。在2015年9月14日的观察之后不久，一连串的探测 - 四个二进制黑洞和一对中子星 - 很快就出现了。

现在，正在建造另一个探测器来打开这扇窗户。这个名为LISA的下一代天文台预计将于2034年进入太空，它将对频率低于地球激光干涉引力波天文台（LIGO）检测到的引力波敏感。

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对象（成对的轨道紧凑物体）。这些二进制源将包含黑洞，中子星和白矮星组件的所有组合。由这些星密集群形成的二进制将具有许多不同于那些孤立形成的二进制的特征，远离其他恒星。

该研究首次使用真实的球状星团模型对LISA源进行详细预测。 “银河系球状星团中的LISA来源”于5月11日由物理评论快报发表.

“LISA对银河系统非常敏感，并将扩大引力波谱的广度，使我们能够探索不能用LIGO观察到的不同类型的物体，”该论文的第一作者，博士Kyle Kremer说。西北大学Weinberg艺术与科学学院的物理和天文学学生，以及位于西北大学天体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的成员。

到目前为止，在银河系中已观察到150个球状星团。西北研究团队预测，每三个集群中就有一个会产生LISA源。该研究还预测，LISA将在我们邻近的仙女座星系中发现大约8个黑洞双星，另外80个位于处女座附近。

在LIGO首次探测到引力波之前，由于双胞胎探测器正在美国建造，世界各地的天体物理学家数十年来一直在理论预测LIGO会观察到什么样的天体物理现象。这就是西北大学理论天体物理学家在这项新研究中所做的工作，但这次是LISA，由欧洲航天局和NASA共同建造。

“我们在同事弯曲金属和建造宇宙飞船的同时进行计算机模拟和分析，这样当LISA终于飞过时，我们都准备好了，”Shane L说道。. Larson，CIERA的副主任和该研究的作者。 “这项研究有助于我们了解LISA数据中将包含哪些科学信息。”

球状星团是数十万到数百万颗恒星的球形结构，它们被重力束缚在一起。星团是星系中最古老的恒星群，是紧凑物体二进制的有效工厂。

西北大学的研究团队在进行这项研究时有很多优势。在过去的二十年中，Frederic A. Rasio和他的团队开发了一种强大的计算工具 - 世界上最好的工具之一 - 来实际模拟球状星团。西北大学物理与天文学系的Joseph Cummings教授Rasio是该研究的高级作者。

研究人员使用了100多个完全进化的球状星团模型，其性质与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，运行在西北大学的超级计算机集群Quest上. 这种强大的资源可以在几天之内发展整个120亿年的球状星团生命。