[论文解读] Gravitational waves from isolated neutron stars

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

Pulsars and Gravitational Waves Research参考文献 1被引用 7

一句话总结

本文研究孤立旋转中子星的连续引力波辐射，重点关注磁场引起的形变，并对已知脉冲星的信号幅度进行估计。论文提出了理论波形及可探测性的数量级估计，对银河系中子星群体进行了初步预测，为早期探测网络中非突发引力波信号的搜寻做出贡献。

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.

研究动机与目标

• 评估孤立旋转中子星产生连续引力波的潜力。
• 建立由磁场引起的星体形变所激发的引力波波形模型。
• 估算已知脉冲星的信号幅度，并评估其在早期探测器中的可探测性。
• 对银河系中子星群体提供引力波背景总量的初步估计。

提出的方法

• 利用四极矩辐射理论推导旋转形变中子星的引力波应变一般形式。
• 应用磁致形变星模型，基于恒星质量、半径、自转频率和磁场强度计算波幅。
• 利用已知脉冲星的观测数据估算预期波幅和信噪比。
• 对银河系中子星分布进行群体层面积分，估算总引力波背景功率。

实验结果

研究问题

• RQ1 对于具有已知自转和磁场特性的孤立中子星，其连续引力波辐射的预期幅度是多少？
• RQ2 磁致形变如何在非轴对称中子星中贡献引力波辐射？
• RQ3 使用地面激光干涉探测器（如LIGO）探测单个脉冲星的信号强度可达到多高？
• RQ4 银河系中子星群体预期产生的总引力波背景功率是多少？

主要发现

• 对于已知脉冲星，引力波幅度估计在 10^-26 至 10^-25 量级，对应典型中子星参数。
• 若椭率高于约 10^-6，磁致形变可产生可探测的连续波信号。
• 在初始LIGO类探测器中，单个脉冲星的信噪比预计低于探测阈值，除非椭率显著增强。
• 银河系中子星群体的总引力波背景估计较弱，但可能被先进探测器测量到。