天文学科研动态揭秘GW190814中的超大质量星体新发现

在探索宇宙的奥秘中,2015年的历史性发现开启了我们对引力波世界的新视角。随后,意大利室女座天文台与LIGO联合探测,不仅揭示了双中子星并合事件,也标志着人类迈入多信使天文学的新纪元。2019年4月1日,升级后的两台LIGO探测器和Virgo启动第三轮观测,为我们带来了来自23倍太阳质量黑洞与2.6倍太阳质量致密天体并合的神秘引力波信号——GW190814。这不仅是一次黑洞吞噬中子星的奇特事件,更是对致密天体研究的一个宝贵案例。而其中最令人好奇的问题,就是这颗2.6倍太阳质量的物质究竟是一个超大规模、中子的核心还是小量级、无形而不可见的黑洞?这一谜题之所以难以解答,是因为目前科学家们无法从最基本物理原理出发来计算中子星物质状态方程。

因此,我们必须依赖于现有的理论模型和实验数据,这些都限制了我们的理解能力。近期,一项由中国科学院新疆天文台周霞研究员及合作伙伴进行的一系列分析表明,这个神秘物体有可能是超大质量、高转速脉冲星。他们利用19个低质量X射线双星系统提供的情报,对这些高能态对象中的稳定性做出了严格要求,并推导出一个关于温度和旋转频率之间关系的限制条件。

这种深入了解对于揭开这个未知物体形成机制,以及更广泛地阐释宇宙内部过程,都具有重要意义。此前相关研究已经发表在《Astrophysical Journal》上,其结果为科学界提供了一种新的方法,以更精确地预言和解释中子星产生多信使辐射。在这个过程中,团队成员得到了科技部SKA专项、国家自然科学基金、中国科学院西部之光计划以及其他项目支持,他们通过这些资源,在极限条件下进行了细腻分析。

图1展示了33个不同的状态方程如何分布在其参数Ksym-L平面上,只有7个满足最新约束条件,而图2则显示了一系列状态方程预言出的中子星质量半径关系,其中除了KDE0v1外,都符合最大质量限制以及PSR J0030+0451等观测数据所需条件。

图3展示的是LMXB在频率-温度空间内位置,以及6种不同类型状态方程预言出的r模式不稳定区域边界;最后,图4展现的是刚性壳层下的临界频率温度依赖关系,每一种不同状态方程都指出了允许GW190814中的致密物质成为r模式稳定脉冲星可能存在的大型区域。

此次研究成果不仅丰富了我们对GW190814事件本身理解,还为未来寻找类似事件提供了一条路径,同时也为非微扰QCD领域及理解复杂粒子的行为奠定基础。

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