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连续引力波的掩食作为探测恒星结构的手段

太阳与恒星天体物理 2020-02-05 v1 高能天体物理现象 广义相对论与量子宇宙学

摘要

尽管引力波仅与物质弱相互作用,其传播仍受引力势影响。若引力波源被恒星掩食,测量这些扰动提供了一种直接测量恒星内部质量分布的方法。我们计算了掩食期间的预期 Shapiro 时间延迟、放大和偏转,并展示如何借此推断掩食体的质量分布。我们确定来自中子星的连续引力波是探测该效应的最佳候选。当太阳掩食远处源时,取决于掩食深度,时间延迟可变化多达 0.034\sim 0.034 ms,引力波应变振幅可增加 4%\sim 4\%,源在天空中的视位置可变化 44''。具有洛希瓣充满伴星吸积的中子星有很高概率展现掩食,产生类似的时间延迟但振幅和天空位置变化不可探测。即使对最快速旋转的中子星,该时间延迟也仅对应引力波相位的百分之几,使其成为极困难的测量。然而,若连续引力波源存在于当前天文台探测极限略之下,下一代仪器将能以足够精度观测它们以测量掩食恒星的信号。探测该效应将提供对恒星内部的新直接探测,补充星震学和太阳中微子探测。

关键词

引用

@article{arxiv.1912.04268,
  title  = {Eclipses of continuous gravitational waves as a probe of stellar structure},
  author = {Pablo Marchant and Katelyn Breivik and Christopher P. L. Berry and Ilya Mandel and Shane L. Larson},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1912.04268},
  year   = {2020}
}

备注

Accepted for publication in Physical Review D