磁場干擾解析？中子星合併後的重力波頻率比你想的更難解

當兩顆中子星合併，劇烈碰撞會釋放出強烈的重力波，成為天文學家探索極端物質狀態的重要窗口。然而，美國伊利諾大學香檳分校與西班牙瓦倫西亞大學的研究團隊近期在《Physical Review Letters》發表新研究指出，磁場效應本身就足以導致重力波頻率的變化，可能與此前理論預測的「狀態方程」特徵重疊，增加了解讀觀測數據的困難。

研究團隊進行了一系列相對論性磁流體動力學模擬，模擬兩顆具有不同質量與磁場構型的中子星合併過程。他們發現，合併後的中子星殘骸在強磁場作用下，核心旋轉更均勻、頻率更高。這種頻率提升，可能掩蓋其他物理機制（如相變、夸克—強子交錯等）所引起的頻率偏移，進而誤導對中子星內部結構的推論。

磁場在合併過程被放大至地球實驗無法達成的極限值

領銜作者 Antonios Tsokaros 強調：「次世代重力波天文台如 Cosmic Explorer 和 Einstein Telescope 將能精準觀測這些震盪頻率，但若忽略磁場效應，可能會導致對中子星核心物理性的誤判。」

這項研究指出，過去許多理論模型在解釋合併後重力波譜時，過於樂觀地忽略磁場因素。實際上，磁場在合併過程中可被放大至地球實驗無法達成的極限值，成為影響重力波頻譜的關鍵因子之一。

未來，團隊計畫進一步進行更高解析度模擬，以確認磁場對觀測訊號的影響。隨著多信使天文學發展進展，這項發現也提醒科學界——若要藉由重力波真正讀懂中子星的秘密，不能忽視磁場的「干擾」效應。

研究成果已發表於《Physical Review Letters》。

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首圖來源：Tsokaros et al (CC BY 4.0)

影片來源：Tsokaros et al. (CC BY 4.0)

參考論文：
1、Antonios Tsokaros et al, Masking the Equation-of-State Effects in Binary Neutron Star MergersPhysical Review Letters

延伸閱讀：
1、巨型中子星核心的夸克之謎：新證據揭示宇宙奧秘