天蝎座X-1：天文学家可能很快就会探测到不断产生引力波的极端物体

一位艺术家关于双星对的概念，其中一颗较小的恒星向中子星输送物质。中子星中的扰动可能会在太空中不断地发送引力波。资料来源：Gabriel Pérez Díaz，SMM（IAC）

（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（作者：Carolyn Collins Petersen, Universe Today）：宇宙动物园里的物体非常奇怪和极端，它们会产生引力波。天蝎座X-1是这个奇怪系列的一部分。它实际上是一对双星：一颗中子星与一颗低质量恒星伴星天蝎座V818一起运行。这对夫妇为科学家寻找所谓的“连续”引力波提供了主要目标。这些波应该存在，尽管还没有探测到。

罗切斯特理工学院数学科学学院的约翰·惠兰教授说：“天蝎座X-1是探测这些连续引力波的最有希望的来源之一。”。他是LIGO科学合作组织RIT小组的首席研究员，该小组是一组专注于直接探测引力波的科学家的一部分。LIGO是激光干涉仪引力波天文台，位于华盛顿州和路易斯安那州。处女座（在意大利）和KAGRA（在日本）也在寻找引力波，通常与LIGO结合使用。

惠兰的团队在寻找天蝎座X-1的连续引力波时，使用了第三次LIGO处女座观测运行的数据。惠兰说：“它离我们只有9000光年远。”。“我们可以在X射线中看到它非常明亮，因为伴星的气态物质被拉到中子星上。”

尽管天蝎座X-1很明亮，但该团队并没有探测到持续不断的引力波。这并不意味着海浪不在那里。事实上，他们的数据提供了重要的门柱，因为他们计划对这对搭档进行更多的观察。它帮助他们改进了搜索方法，最终应该能够探测到这些难以捉摸的波。

天体物理学科学与技术博士候选人贾里德·沃福德（Jared Wofford）表示：“这一搜索对天蝎座X-1发射的引力波的可能强度产生了迄今为止最好的限制。”。“这项研究现在首次对系统可能的扭矩平衡情况的模型敏感，该模型表明引力波的扭矩和中子星上物质的吸积是平衡的。在未来几年，我们预计高级LIGO观测站采集的更多数据将提高灵敏度，对扭矩平衡情况进行更深入的探索，以期达到进行第一次连续波检测。"

一位艺术家对中子星的构想展示了其磁场和可能从两极逸出的物质喷流的示意图。在天蝎座X-1系统中，中子星与低质量恒星配对。物质从较小的恒星逃逸到中子星表面。中子星表面的不规则性可能在产生引力波中起作用。来源：Kevin Gill，署名2.0通用（CC BY 2.0）

天蝎座X-1是我们天空中最强的X射线源（仅次于太阳）。天文学家在1962年将一枚装有X射线探测器的探空火箭送入太空时发现了它。多年来，他们发现它强烈的X射线辐射来自于一颗1.4极质量的中子星，它吞噬了来自它较小的0.4极质量伴星的物质流。中子星的强大引力场加速了恒星物质落在恒星上的速度。这会使物质过热，并发出X射线。

虽然该系统是一个强大的X射线发射器，在光学上很明亮，但实际上它被归类为低质量X射线双星。这两个天体的轨道周期为18.9小时。目前尚不清楚他们是否在历史早期就形成了一起。一些天文学家认为，当一颗超大质量恒星和这颗小伴星在球状星团环境中近距离相遇时，它们可能会走到一起。这颗较大的伴星最终爆炸成为超新星，并由此诞生了中子星。

我们大多数人都熟悉黑洞和/或中子星合并产生的引力波。第一次探测到这些波发生在2015年。从那时起，LIGO及其姊妹设施KAGRA和Virgo定期探测到这些“更强”的海浪。重要的是要记住，这些检测记录了特定的碰撞，本质上是“一次性”事件。然而，它们并不是宇宙中引力波的唯一来源。天文学家认为，每秒旋转数百次的大质量物体，如中子星，可以产生较弱的连续波，而这种波应该是可以探测到的。

那么，是什么可能导致中子星/伴星双星对中的波呢？看看中子星的外部结构。科学家将它们描述为均匀光滑的物体，具有强大的引力和磁场。然而，它们可能有微小的表面不规则（称为“山脉”）。这些突起仅比中子星“地壳”表面高出几分之一毫米。山脉实际上是地壳中的变形。它们是由中子星电磁场中的极端应力产生的。

这些变形也有可能随着物体旋转速度的减慢而发生。或者，当它的旋转突然加速时。无论它们是如何形成的，它们都会影响中子星的磁场和引力场。这可能是造成引力波的原因。如果是这样，这些山脉可能很小，但它们的影响可能很大。

现在的挑战是测量这些波动。最终，天文学家将探测到来自天蝎座X-1的不断“冲刷”波。他们的数据将告诉他们更多关于中子星本身的信息。它还应该为双星对的动力学提供线索，因为它们的成员相对于彼此运行。