球状星团几十对双星被LISA探测到历史上首次探测到来自银河系外的黑洞

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历史上首次探测到来自银河系外的黑洞的引力波，打开了一个了解宇宙的新窗口。在2015年9月14日的观测之后，一连串的探测——四个更多的双黑洞和一对中子星。现在，正在建造另一个探测器来打开这扇更大的窗户。这一名为LISA的新一代天文台预计将于2034年进入太空，它将对比地球激光干涉引力波天文台(LIGO)探测到的更低频率的引力波敏感。美国西北大学的一项新研究预测，在银河系球状星团中，有几十个双星(轨道紧凑的物体)将被LISA探测到(激光干涉太空天线)。

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对一对轨道紧凑天体引力波发射的可视化图。美国西北大学的一项新研究报告称，即将到来的天基引力波天文台LISA将能够在银河系观测到数百个这样的双星系统，其中包括大约50个球状星团中的双星。图片：NASA

这些双星来源将包含所有的黑洞，中子星和白矮星的组合。从这些恒星密集的星团中形成的双星将会有许多不同的特征，从那些孤立形成的双星，远离其他恒星。这项研究是第一个使用现实的球状星团模型来详细预测丽莎的来源。5月11日《物理评论快报》刊登了“LISA来源的牛奶状球状星团”。丽莎银河系敏感系统和将扩大重力波频谱的宽度，探索不同类型的对象不可见LIGO。

在银河系中，迄今为止已经观察到150个球状星团。西北大学的研究小组预测，每三个集群中就有一个会产生丽萨资源。该研究还预测，在我们邻近的仙女座星系里，LISA会发现大约8个黑洞双星，而在附近的室女座则会发现另外80个。在LIGO首次探测到引力波之前，在美国正在建造双探测器，世界各地的天体物理学家们几十年来一直在理论预测LIGO会观测到的天体物理现象。这是西北大学的理论天体物理学家在这项新研究中所做的，但这次是由欧洲航天局在NASA的贡献下建造的LISA。

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银河系包含大约150个观察到的球状星团，如上图所示的M30，由哈勃太空望远镜成像。球状星团是密集的环境，包含数百万颗恒星紧密地聚集在一起。图片：ESA/Hubble

CIERA副主任、该研究的作者Shane L. Larson说：我们在计算机模拟和分析的同时，我们的同事正在弯曲金属和建造宇宙飞船，所以当LISA最终飞起来的时候，我们都准备好了。这项研究帮助我们理解了LISA数据中包含的科学内容。球状星团是由成千上万颗恒星组成的球状结构。星系团是银河系中最古老的恒星群，是紧凑的物体双星高效工厂。西北大学的研究团队在开展这项研究方面有很多优势。

在过去的20年里，Frederic a . Rasio和他的团队开发出了一种强大的计算工具——世界上最好的计算工具之一——现实地模拟球状星团。Rasio是西北大学物理与天文系的约瑟夫·卡明斯教授，他是这项研究的资深作者。研究人员使用了一百多种完全进化的球状星团模型，它们的性质与银河系中观测到的球状星团相似。这些模型都是在CIERA创建的，它们都是在西北的超级计算机集群上运行的。这个强大的资源可以在几天内发展出球状星团 120亿年的生命。

博科园-科学科普｜参考期刊：物理评论快报｜来自：美国西北大学

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