[논문 리뷰] Gravitational waves from isolated neutron stars

Éric Gourgoulhon, S. Bonazzola|arXiv (Cornell University)|1996. 05. 24.

Pulsars and Gravitational Waves Research참고 문헌 1인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 고립된 회전하는 중성자별에서 발생하는 연속 중력파 방출을 조사하며, 자석장에 의해 유도된 비대칭성과 알려진 펄서들에 대한 신호 진폭을 추정한다. 이는 이론적 파형과 탐지 가능성에 대한 주관적 추정치를 제시하며, 초기 검출기 네트워크에서 비폭발성 중력파 신호 탐색에 기여하는 은하 중성자별 집단에 대한 초보적 예측을 포함한다.

ABSTRACT

Continuous wave gravitational radiation from isolated rotating neutron stars is discussed. The general waveform and orders of magnitude for the amplitude are presented for various known pulsars. The specific case of gravitational radiation resulting from the distortion induced by the stellar magnetic field is presented. Finally some preliminary results about the signal from the whole population of neutron stars in the Galaxy are discussed.

연구 동기 및 목표

• 고립된, 회전하는 중성자별에서 연속 중력파 방출의 잠재력을 평가하기 위해.
• 자석장에 의해 유도된 별의 비대칭성에 의해 유도된 중력파형을 모델링하기 위해.
• 알려진 펄서들에 대한 신호 진폭을 추정하고 초창기 검출기들로의 탐지 가능성 평가를 위해.
• 은하계 중성자별 집단의 총 중력파 배경을 초보적으로 추정하기 위해.

제안 방법

• 이중극자 복사 형식론을 사용하여, 비대칭으로 변형된, 회전하는 중성자별에서 유도된 중력파 변형의 일반적 형태를 유도한다.
• 자석장에 의해 변형된 별 모델을 적용하여, 항성 질량, 반지름, 회전 주파수 및 자석장 강도를 바탕으로 파형 진폭을 계산한다.
• 알려진 펄서의 관측 데이터를 사용하여 기대되는 파형 진폭과 신호 대 잡음비를 추정한다.
• 은하계 중성자별 분포에 대한 인구 수준 통합을 수행하여 총 중력파 배경 전력을 추정한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 알려진 자전 및 자석성질을 가진 고립된 중성자별에서 기대되는 연속 중력파 방출의 진폭은 얼마인가요?
• RQ2 자석장에 의해 유도된 비대칭성은 축 대칭이 아닌 중성자별에서 중력파 방출에 어떻게 기여합니까?
• RQ3 지상형 간섭계 검출기인 LIGO와 유사한 검출기로 개별 펄서의 탐지 가능한 신호 강도는 얼마입니까?
• RQ4 수천만 년의 은하계 중성자별 집단으로부터 예상되는 총 중력파 배경 전력은 얼마입니까?

주요 결과

• 일반적인 중성자별 파rameter를 기준으로 알려진 펄서들의 중력파 진폭은 약 10^-26에서 10^-25 수준으로 추정된다.
• 자석장에 의해 유도된 비대칭성은 타원도가 약 10^-6 이상일 경우 탐지 가능한 연속파 신호를 생성할 수 있다.
• 초기 LIGO 유사 검출기에서는 개별 펄서의 신호 대 잡음비가 탐지 임계치 이하일 것으로 예상되며, 타원도가 크게 증가하지 않는 한 그렇다.
• 은하계 중성자별 집단으로부터 기대되는 총 중력파 배경은 약한 편이지만 고급 검출기로는 측정 가능할 수 있다.