[论文解读] High Neutron Star Birth Velocities and Gravitational Radiation during Supernova Explosions

S. N. Nazin, К. А. Постнов|arXiv (Cornell University)|Jan 14, 1997

Gamma-ray bursts and supernovae被引用 3

一句话总结

本文研究了非对称核心坍缩超新星的引力波辐射，将高抛射速度中子星的形成与引力波信号联系起来。通过非对称坍缩模型估算，先进激光干涉仪在30 Mpc范围内每年可探测到约1次此类事件，其应变振幅在300–1000 Hz频率范围内约为1.0×10⁻²²。

ABSTRACT

Assuming the observed pulsar velocities to originate during asymmetric collapse of stellar cores, we compute the amplitude of gravitational waves emitted during type II and Ib supernova explosions and their detection rate from within a distance of 30 Mpc. At the rms-level of advanced laser interferometers h ~ 1.0e-22 at frequencies 300-1000 Hz the expected rate is about 1 per year.

研究动机与目标

• 通过非对称核心坍缩超新星解释高抛射速度中子星的起源。
• 对这类非对称爆发相关的引力波辐射进行建模。
• 估算这些引力波信号被先进激光干涉仪探测到的可能性。
• 预测在30 Mpc半径范围内，II型和Ib型超新星的引力波预期探测率。
• 将观测到的脉冲星速度与可测量的引力波振幅及探测前景联系起来。

提出的方法

• 假设中子星的反冲速度源于核心坍缩超新星期间非对称的质量喷射。
• 利用广义相对论和四极辐射原理，对非对称坍缩的引力波辐射进行建模。
• 计算得出在300–1000 Hz频率范围内，引力波应变振幅 h ~ 1.0×10⁻²²。
• 基于本地超新星速率和先进激光干涉仪的灵敏度估算探测率。
• 应用信噪比框架，确定每年可探测事件的预期数量。
• 采用30 Mpc作为基准距离，基于现实的天体物理假设计算预期探测率。

实验结果

研究问题

• RQ1 产生高抛射速度中子星的非对称核心坍缩超新星，其预期引力波振幅是多少？
• RQ2 这些引力波信号在先进激光干涉仪下可探测到的程度如何？
• RQ3 在30 Mpc体积内，此类事件的预期探测率是多少？
• RQ4 观测到的中子星反冲速度是否可由非对称质量喷射及伴随的引力波辐射解释？
• RQ5 这些事件中最强的引力波辐射处于哪个频率波段？

主要发现

• 非对称超新星的引力波应变振幅在300–1000 Hz频率范围内估算为 h ~ 1.0×10⁻²²。
• 在30 Mpc半径范围内，此类引力波信号的探测率约为每年一次。
• 信号在300–1000 Hz频段最强，与先进激光干涉仪的灵敏度窗口一致。
• 该模型将高抛射速度中子星的形成与非对称坍缩及引力波辐射联系起来。
• 结果表明，引力波探测器可以以可观测的速率观测到这些事件。
• 本研究为当前代干涉仪探测非对称超新星信号的可探测性提供了定量预测。