差转中子星中流体动力学湍流产生的随机引力波背景

由地核差动旋转驱动的流体动力学湍流为中子星的引力波观测设定了一个基本的噪声底限。引力波辐射在 Kolmogorov 退相干频率处达到峰值，对于合理地核剪切值 $\Delta\Omega$，该频率出现在地基长基线干涉仪最敏感的频带部分附近。我们计算了来自宇宙学湍流中子星群体的随机引力波背景的能量密度谱，推广了先前针对单个源的计算。该谱类似于分段幂律，$\Omega_{gw}(\nu)=\Omega_{\alpha}\nu^{\alpha}$，在退相干频率之上和之下 $\alpha$ 分别为 -1 和 7，其归一化比例于 $\Omega_{\alpha}\propto(\Delta\Omega)^{7}$。Initial LIGO 未检测到随机信号意味着对 $\Delta\Omega$ 的上限，从而隐含了对地壳和地核达到共转的内部弛豫时间尺度 $\tau_{d}=\Delta\Omega/\dot{\Omega}$ 的上限，其中 $\dot{\Omega}$ 是观测到的电磁自转减慢率，对于吸积毫秒脉冲星 $\tau_{d}\lesssim 10^{7}$ 年，对于射电脉冲星 $\tau_{d}\lesssim 10^{5}$ 年。还估计了未来探测器（即 Advanced LIGO 和爱因斯坦望远镜）对 $\tau_{d}$ 的目标限制，发现其具有天体物理学意义。