[论文解读] Do Soft Gamma Repeaters Emit Gravitational Waves?

J. A. de Freitas Pacheco|arXiv (Cornell University)|May 26, 1998

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用 4

一句话总结

本文提出，软伽马重复暴（SGRs）——一种具有约10^14 G表面磁场的强磁化中子星——由于磁应力导致星壳破裂，释放弹性能量并激发出千赫兹频率的剪切波，从而辐射引力波，这些剪切波激发非球对称振荡，并通过引力波辐射被阻尼。作者得出结论：SGRs 是 LIGO 和 VIRGO 激光干涉仪天线探测的有力候选源。

ABSTRACT

Soft gamma repeaters are identified as highly magnetized (B$\approx 10^{14}$ Gauss) neutron stars. Magnetic stresses induce tectonic activity, and field annihilation in faults is the ultimate energy source for the observed $γ$-ray emission. As a consequence of the crustal cracking, the stored elastic energy is converted into high frequency (kHz) shear waves, that excite nonradial oscillation modes damped by gravitational wave emission. This class of objects should certainly be considered as potential sources of gravitational waves that could be detected by the present planned interferometric antennas like VIRGO or LIGO.

研究动机与目标

• 研究软伽马重复暴（SGRs）是否可成为引力波源。
• 探讨磁应力与 SGR 中引力波辐射之间的物理机制。
• 评估此类引力波通过 LIGO 和 VIRGO 等计划中的激光干涉仪探测器的可探测性。

提出的方法

• 将 SGR 建模为表面磁场约为 10^14 G 的强磁化中子星。
• 分析磁应力引起的构造活动及星壳断层中磁场湮灭作为伽马暴的能量来源。
• 模拟星壳破裂过程中储存的弹性能量转化为高频（千赫兹）剪切波的过程。
• 研究这些剪切波对中子星核心非球对称振荡模态的激发作用。
• 利用与这些振荡相关的阻尼机制估算引力波辐射速率。
• 通过将预期波形振幅与 LIGO 和 VIRGO 的灵敏度曲线对比，评估可探测性。

实验结果

研究问题

• RQ1 强磁化中子星中的磁应力是否可通过星壳破裂导致引力波辐射？
• RQ2 剪切波激发与非球对称振荡在 SGR 中生成可探测引力波的过程中起什么作用？
• RQ3 星壳断层中磁场湮灭释放的能量如何转化为引力波辐射？
• RQ4 SGRs 的引力波信号是否足够强，可被当前一代激光干涉仪探测器探测到？
• RQ5 基于 SGR 的物理参数，其引力波辐射的预期频率与振幅是多少？

主要发现

• SGRs 星壳因磁应力破裂，将储存的弹性能量转化为千赫兹频率的剪切波。
• 这些剪切波激发中子星内部的非球对称振荡模态，后者通过引力波辐射被阻尼。
• 引力波辐射过程是 SGR 中能量释放机制的直接结果。
• 本文结论认为，SGRs 是地面激光干涉仪（如 LIGO 和 VIRGO）探测的可行且有前景的源。
• 预期的引力波辐射强度足以被当前及未来激光干涉仪探测技术探测到。