雙中子星併合事件的多信使研究

《雙中子星併合事件的多信使研究》是依託北京師範大學，由高鶴擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：雙中子星併合事件的多信使研究
• 依託單位：北京師範大學
• 項目負責人：高鶴
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

雙黑洞併合產生的引力波信號由第二代地面雷射干涉儀引力波探測器Advanced LIGO 第一次直接探測到，開啟了引力波天文學的新時代。這一成果具有劃時代的意義，必將對天體物理領域乃至整個基礎物理領域帶來革命性的影響。由於引力波自身信號很微弱，定位精度差，因此對引力波源其他伴隨信號，如電磁信號，中微子信號等多信使探測至關重要。第二代引力波探測器重要的探測目標之一，也是學術界探討最多的，最有可能實現多信使觀測的是雙中子星併合事件。本項目將詳細研究雙中子星併合過程所產生的多信使信號相關問題，例如雙中子星併合事件能夠產生什麼樣的電磁信號？假設被預言的電磁信號存在，需要什麼樣的天體物理探測器，以及需要採取什麼樣的觀測策略才有可能實現引力波與電磁輻射的聯合探測？雙中子星併合事件將產生什麼樣的高能中微子信號，其探測前景如何？雙中子星併合後是否仍存在持續輻射的引力波信號，其探測前景如何？等等。

結題摘要

第二代地面雷射干涉儀引力波探測器實現了對引力波信號的直接探測，開啟了引力波天文學的新時代。這一成果具有劃時代的意義，必將對天體物理領域乃至整個基礎物理領域帶來革命性的影響。由於引力波自身信號很微弱，定位精度差，因此對引力波源其他伴隨信號，如電磁信號等多信使探測至關重要。第二代引力波探測器重要的探測目標之一，也是學術界探討最多的，最有可能實現多信使觀測的是雙中子星併合事件。在本項目申請與立項之初，雙中子星併合事件所產生的引力波信號還未被探測到，彼時制定的研究計畫包括研究雙中子星併合過程所產生的多信使信號相關問題，例如雙中子星併合事件能夠產生什麼樣的電磁信號?假設被預言的電磁信號存在，需要什麼樣的天體物理探測器，以及需要採取什麼樣的觀測策略才有可能實現引力波與電磁輻射的聯合探測等等。幸運的是，在項目剛剛開始執行後不久，LIGO和VIRGO合作組探測到了一個雙中子星併合事件的引力波輻射(GW170817)。隨後，幾乎全波段的電磁對應體被陸續觀測到，多信使天文學被正式開啟。在此背景下，項目針對雙中子星併合事件的多信使信號開展了詳細研究，主要研究內容與成果包括：對全部的短伽瑪暴數據系統性搜尋毫秒磁星供能的“併合新星”信號，從而研究了雙中子星併合產物問題；探討“併合新星”信號被結構化噴流加速的激波區逆康普頓散射所產生的新高能輻射信號；探討雙中子星併合事件被引力波探測器以及高能電磁波探測器聯合探測率；探討雙中子星併合所產生的超大質量中子星引力波輻射情況；利用多信使信號探討LVC探測到的第一例雙中子星併合事件GW170817的併合產物性質，以及不同產物對中子星狀態方程的限制等等。