电磁Christodoulou记忆效应及其在中子星双星并合中的应用

广义相对论预言了引力波的存在。已有研究表明，引力波具有非线性记忆效应，会导致测试质量发生永久性位移，这被称为Christodoulou记忆。我们证明了电磁场以最高阶贡献于引力波的非线性记忆效应，从而增大了测试质量的永久位移。在LISA或LIGO等测量测试质量距离的实验中，Christodoulou记忆将表现为这些物体的永久性位移。已有建议利用射电望远镜探测脉冲星脉冲到达时间的微小变化来检测Christodoulou记忆效应。后一类实验基于现有技术，测量的是频率变化。在本文中，我们研究了电磁Christodoulou记忆效应，并计算了中子星双星并合过程中的该效应。这些是引力辐射的典型源。在这些过程中，不仅质量和动量以引力波形式辐射出去，还会产生并辐射出极强的磁场。此外，很大一部分能量由中微子带走。我们给出了能量传输条件的约束，使得电磁辐射传输的能量与引力波辐射或中微子形式辐射的能量处于相似或略高的量级。我们发现，对于并合的中子星，只要气体环境足够稀薄，强磁场就会放大Christodoulou记忆效应。因此，激光干涉引力波探测器中测试质量所观测到的效应将因电磁场的贡献而增大。因此，当前结果对计划中的实验具有重要意义。