引力波最新進展：科學家已探測到來自坍縮超新星的重力波記憶效應

來源：Phys.org

作者：Colter J. Richardson及其團隊

發佈時間：2024年12月17日

在引力波天文學的前沿，科學家們最近取得了一項重要進展，成功探測到來自核心塌縮超新星（CCSN）的引力波記憶效應。這一發現不僅爲驗證愛因斯坦的廣義相對論提供了新的證據，也爲未來的天文觀測開闢了新的視野。

核心塌縮超新星是大質量恆星在燃料耗盡後發生的一種劇烈爆炸現象。當恆星的核心因重力坍縮而迅速崩潰時，會產生強烈的衝擊波和引力波。研究小組通過對三維模擬數據的分析，利用線性預測濾波和匹配濾波等技術，成功探測到了引力波記憶效應。這一效應是指經過引力波後，宇宙物體之間的距離會發生永久性變化。

研究表明，來自不同質量恆星的引力波信號顯示出一種緩慢上升至非零應變值的特徵，這正是引力波記憶效應的典型表現。通過對信號進行噪聲過濾和進一步優化，研究人員能夠在距離地球約10千秒差距（約30,000光年）處檢測到這些信號，並且虛警概率低於0.05%。

引力波記憶效應是廣義相對論的一項重要預測，尚未得到實驗證實。它源於不對稱發射的中微子和非球形擴展的超新星爆炸所產生的引力輻射。與黑洞合併等其他天文事件相比，核心塌縮超新星發出的引力波幅度較小，但其頻率較低，使得在低頻段存在明顯的記憶成分。

傳統的高頻探測器如LIGO對這一效應的敏感性較低，因爲其響應時間通常短於記憶信號建立到最終值所需的時間。而像激光干涉空間天線（LISA）這樣的未來探測器則在低頻段具有更好的靈敏度，更適合探測引力波記憶效應。

這項研究不僅爲理解核心塌縮超新星提供了重要數據，也爲引力波天文學的發展指明瞭方向。通過結合電磁信號和引力波信號，科學家能夠獲得關於超新星內部過程的新信息，這對於完善恆星演化模型至關重要。

未來，隨着探測技術的不斷進步，引力波記憶效應的檢測將可能成爲常規觀測的一部分。這將推動我們對宇宙中極端事件的理解，並可能揭示更多關於引力和時空結構的新現象。