當兩個中子星猛烈撞擊在一起時，有時會形成一個黑洞，吞沒碰撞的所有引力證據(jù)。但是，在一系列模擬中，包括賓州州立大學科學家在內的國際研究人員小組確定，這些碰撞通常很安靜(至少就我們在地球上可以檢測到的輻射而言)有時會產生更大的干擾。

賓州州立大學物理學和天文學與天體物理學助理教授，研究小組成員戴維·拉迪斯說：“當兩個難以置信的密集坍塌的中子星合并形成一個黑洞時，強烈的引力波從撞擊中產生。” “我們現(xiàn)在可以使用美國的LIGO和意大利的處女座等探測器來拾取這些波。黑洞通常會吞噬合并產生的任何其他輻射，這些輻射我們可以在地球上探測到，但是可以通過我們模擬中，我們發(fā)現(xiàn)情況并非總是如此。”

研究團隊發(fā)現(xiàn)，當兩個碰撞中子星的質量足夠不同時，較大的同伴會撕裂較小的。這會導致合并速度變慢，從而使電磁“爆炸”聲逃逸。天文學家應該能夠檢測到這種電磁信號，并且模擬提供了天文學家可能從地球尋找的這些嘈雜碰撞的信號。

該研究小組由國際合作的CoRe(計算相對論)成員組成，在一份在線發(fā)表在《皇家天文學會月刊》上的論文中描述了他們的發(fā)現(xiàn)。

Radice說：“最近，LIGO宣布發(fā)現(xiàn)了一個合并事件，在合并事件中，兩個明星的質量可能大不相同。” “在這種情況下的主要結果是，我們期望引力波信號具有這種非常有特色的電磁對應物。”

在報告2017年首次發(fā)現(xiàn)中子星合并后，LIGO團隊于2019年報告了第二次，并將其命名為GW190425。2017年碰撞的結果與天文學家的預期相符，其總質量約為我們太陽質量的2.7倍，兩個中子星各自的質量大致相等。但是GW190425重得多，它們的總質量約為3.5太陽質量，而兩個參與者的比例更不相等-可能高達2比1。

拉迪斯說：“雖然質量上的2比1差異似乎并不大，但中子星的質量范圍卻很小。”

中子星只能存在于質量約為我們太陽質量的1.2至3倍的狹窄范圍內。較輕的恒星殘留物不會坍塌而形成中子星，而不會形成白矮星，而較重的天體則直接塌陷而形成黑洞。當合并的恒星之間的差異與GW190425中的差異一樣大時，科學家們懷疑合并可能更混亂，并且電磁輻射更大。天文學家沒有從GW190425的位置檢測到這樣的信號，但是那天用傳統(tǒng)望遠鏡覆蓋的天空區(qū)域還不足以排除它。

為了了解中子星不平等碰撞的現(xiàn)象，并預測天文學家可能會尋找的碰撞征兆，研究團隊使用美國匹茲堡超級計算中心的Bridges平臺和圣地亞哥超級計算機中心的Comet平臺進行了一系列模擬(均在美國國家科學中心進行)科學基金會的超級計算中心和計算機以及其他超級計算機的XSEDE網絡。

研究人員發(fā)現(xiàn)，當兩個模擬中子星星在向對方盤旋，較大的恒星的引力掰開它的合作伙伴。這意味著較小的中子星并沒有立即擊中其更大質量的伴星。較小恒星物質的最初傾卸使較大恒星變成黑洞。但是它的其余部分距離黑洞太遠，無法立即捕獲。相反，物質進入黑洞的速度較慢，產生了電磁輻射的閃光。

研究團隊希望，他們發(fā)現(xiàn)的模擬信號能夠通過結合重力波探測器和傳統(tǒng)望遠鏡幫助天文學家檢測成對的信號，從而預示著較小的中子星與較大的中子星合并會破裂。

這些模擬需要計算速度，大量內存以及在內存和計算之間移動數(shù)據(jù)的靈活性的不尋常組合。該團隊使用了大約500個計算核心，在大約20個不同的實例上一次運行數(shù)周。每次計算中必須考慮的許多物理量所需的內存是典型的天體物理模擬的大約100倍。

Radice說：“ 圍繞中子星的特性存在很多不確定性。” “為了理解它們，我們必須模擬許多可能的模型，以查看哪些模型與天文觀測值兼容。對一個模型的單個模擬不會告訴我們太多;我們需要執(zhí)行大量相當計算密集的模擬。我們需要將只有Bridges這樣的機器才能提供的高容量和高性能相結合。如果沒有這種國家的超級計算資源，這項工作是不可能的。”