喷流与湍动恒星死亡：LVK 可探测的新型引力波源

即将到来的 LIGO/Virgo/KAGRA（LVK）观测运行预计将探测到来自黑洞与中子星双星并合的多类旋进引力波（GW）事件。对非旋进 GW 源的探测亦被预期。我们报告发现一类新型非旋进 GW 源——大质量恒星的终结态——其可产生迄今已知 LVK 波段中最明亮的模拟随机 GW 暴信号，并可能在 LVK A+ 运行中被探测到。某些死亡的大质量恒星发出双极相对论性喷流，在星体内膨胀为湍动高能泡——茧。我们利用最先进的 3D 广义相对论磁流体动力学模拟此类系统，表明这些茧在 LVK 波段 $\sim 10-100$ Hz、特征喷流活动时标 $\sim 10-100$ s 内发射准各向同性 GW。我们的第一性原理模拟显示喷流呈现摆动行为，此时茧驱动的 GW 或已在 LVK A+ 运行中被探测到，但更可能由第三代 GW 探测器以约 $\sim 10$ 事件/年的估计率探测到。若所有喷流均具传统轴对称结构而非摆动，探测率降至该值的 $\sim 1\%$。伴随来自高能核坍缩超新星与茧的电磁发射，我们预言坍缩星是强大的多信使事件。