中子星是恆星坍縮後的緻密殘餘物，它為科學家提供了一個了解宇宙最極端條件的獨特視窗。透過重力波，研究人員可以研究它們的組成，為更深入地了解恆星動力學鋪平道路。一項新的研究揭示了雙中子星系統內的潮汐力如何透過重力波分析深入了解宇宙的運作和這些恆星的內部動力學。

伊利諾大學厄巴納-香檳分校物理學教授尼古拉斯-尤內斯（Nicolas Yunes）說，更了解中子星的內部運作將使我們對支撐宇宙運作的動力學有更多的了解，也有助於推動未來技術的發展。尤內斯領導的一項新研究詳細介紹了對雙中子星系統（或雙星）內部耗散潮汐力的新認識將如何幫助我們了解宇宙。

“中子星是恆星的塌縮內核，也是宇宙中密度最大的穩定物質天體，其密度和溫度遠遠超過粒子對撞機所能創造的條件，”伊利諾伊宇宙高級研究中心創始主任尤尼斯說。 “中子星的存在本身就告訴我們，有一些與天體物理學、引力物理學和核物理學相關的看不見的特性，在我們宇宙的內部運作中發揮著至關重要的作用”。

然而，隨著重力波的發現，這些以前從未見過的特性中的許多都變得可以觀測到了。

伊利諾大學的研究人員羅希特-錢德拉莫利（Rohit Chandramouli，左）、尼古拉斯-尤尼斯（Nicolas Yunes）教授和阿比舍克-黑加德（Abhishek Hegade）利用電腦模擬、分析模型和複雜的數據分析，驗證了雙中子星系統內的作用力可以透過重力波探測到。圖片來源：Fred Zwicky

“中子星的特性會在它們發出的引力波上留下印記。然後，這些引力波穿過數百萬光年的太空，到達地球上的探測器，如先進的歐洲激光干涉儀引力波天文台和室女座合作組織，”尤尼斯說。 “透過探測和分析這些波，我們可以推斷出中子星的特性，了解它們的內部構成以及在極端環境中發揮作用的物理學原理。”

身為一名重力物理學家，尤內斯對確定重力波如何編碼有關潮汐力的信息很感興趣，潮汐力會扭曲中子星的形狀並影響它們的軌道運動。這些資訊還能告訴物理學家更多有關恆星動態物質特性的信息，如內部摩擦力或黏度，這可能會讓我們深入了解導致系統能量淨轉移的失衡物理過程。

尤尼斯與伊利諾伊州的研究人員賈斯汀-里普利（Justin Ripley）、阿比什謝克-赫加德（Abhishek Hegade）和羅希特-錢德拉穆里（Rohit Chandramouli）一起，利用來自被確認為GW170817重力波事件的數據，透過電腦模擬、分析模型和複雜的數據分析演算法，驗證了雙中子星系統內的失衡潮汐力是可以透過重力波探測到的。 GW170817事件的聲音不足以直接測量黏度，但Yunes的研究團隊能夠首次透過觀測限制中子星內部的黏度有多大。

研究結果發表在《自然-天文學》雜誌。

尤內斯說：『這是一個重要的進步，尤其是對ICASU和伊利諾大學而言。在70、80和90年代，伊利諾大學開創了核子物理背後的許多領先理論，特別是與中子星有關的理論。

編譯自/ ScitechDaily