引力波——愛因斯坦首先預測並在一個世紀後由先進的天文臺最終探測到的時空中的幽靈般的漣漪——引發了天體物理學的一場革命，揭示了合併的黑洞和中子星原本隱藏的細節。現在，科學家們已經利用這些波打開了觀察宇宙的另一個新視窗，為中子星的確切形狀提供了新的約束。該結果將幫助研究人員繼續探索理解這些奇異物體的內部運作。
到目前為止，位於華盛頓和路易斯安那州的LIGO（雷射干涉引力波天文臺）干涉儀和義大利的Virgo引力波天文臺已經探測到11個引力波事件。在這些事件中，10個來自雙黑洞的合併，一個來自兩顆中子星的合併。在所有情況下，波的形式都與愛因斯坦廣義相對論的預測相符。
對於雙黑洞事件，經過的波持續不到一秒鐘；對於合併的中子星，發射持續了約100秒。但這種快速脈衝並不是可能在宇宙中傳播的唯一型別的引力波。特別是，孤立的中子星在旋轉時可能會發出可探測的引力波，這些訊號可能會揭示恆星地形和內部組成的重要新細節。
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中子星是恆星的遺骸，是巨型恆星以超新星形式爆炸後留下的灰燼。這種爆炸的力量壓縮了即將消亡的恆星核心，將其轉化為一個超密的中子球，質量略大於我們的太陽，但被擠壓成直徑僅為20公里左右的物體。
理論計算和觀測證據都表明，中子星起源的物理極端性使它們可能成為現存最理想的球形宏觀物體，僅表現出最微小的完美偏差。然而，即使是這些小的缺陷也可能產生重大後果——由於恆星晶體外殼的裂縫或恆星磁極（不一定與其旋轉軸相同）處的物質吸積，表面上一個幾釐米高的輕微“山峰”可能會形成。在這種情況下，中子星偏離球形將取決於其“狀態方程”——衡量恆星半徑、質量和超強磁場之間關係的指標。
但劍橋大學的內森·約翰遜-麥克丹尼爾說，“人們真正期望任何顯著的引力[波]都來自恆星的大規模[不對稱]變形，而不是小凸起或山峰”，他是 LIGO 科學合作組織的成員，研究中子星。一些輕微的不對稱也是預期的，僅僅是因為中子星的自旋，類似於地球由於離心力推離軸線而形成的赤道隆起。（一些中子星旋轉得如此之快，以至於其表面上的一個點的移動速度可能達到光速的十分之一。）
無論如何產生，任何擺動都會不斷產生引力波，物理學家稱之為“連續引力波”。它們的強度大約比迄今為止從合併中看到的引力波小100倍，而合併本身的引力波只是平坦時空的十億萬分之一（10[上標 -21]）的微小偏差。在LIGO於2016年11月至2017年8月進行的第二次觀測執行中，干涉儀在整個天空中搜索了連續引力波。接下來，LIGO團隊成員篩選了大約四個月的探測器時間的所有訊號，濾除了代表陸地打嗝（例如小地震甚至過往卡車）的噪聲引起的誤報。資料分析花費了超過3000萬個CPU小時——總共超過三千年。這項詳盡搜尋的結果於3月份在線上預印本中發表。
利用改進的資料篩選演算法，該研究的作者（人數超過1000人）對中子星的橢圓度（衡量恆星偏離完美球體的程度）設定了新的獨立上限。他們分析的要點是，地球附近約30,000光年內沒有中子星表現出偏離完美球形的程度大於百萬分之一——這些奇異物體上存在的任何山峰都必須是非常微小的丘陵。
但是，南安普頓大學的應用數學家尼爾斯·安德森（Nils Andersson）說，這項研究需要放在背景下考慮。他對已知脈衝星（發射燈塔般輻射束的快速旋轉中子星）的研究已經將橢圓度的限制提高了大約1000倍，比這項研究的結果好得多，他說。即便如此，“可能存在一些不[可檢測地]輻射電磁波的中子星”——它們可能太暗了，也許是因為它們具有較弱的磁場。安德森說，來自這種假設恆星的連續引力波的發射可能是天文學家看到它們的唯一途徑。“這是一個難題，涉及到應力如何在恆星的彈性外殼中發展以及內部磁場如何演化……我們不知道如何解決它。”
儘管最新的搜尋未能發現任何連續的引力波，但從篩選第二次觀測執行資料中獲得的知識可以減少未來資料集類似搜尋所需的非常昂貴的計算機時間量。靈敏度的提高可能會使人們成功窺視到一片基本上未被探索的領域。印第安納大學布盧明頓分校的查爾斯·霍洛維茨（Charles Horowitz）說：“我對這次搜尋和其他有希望的全天空引力波搜尋感到興奮”，他不是LIGO或Virgo合作組織的成員。“引力波天空基本上是未知的，它可能包含可能非常非凡的發現。”
高階LIGO的[好嗎？看起來他們正在為第三次執行使用“高階”]第三次觀測期於4月開始，並將再次由改進的Virgo增強。最新的觀測執行將持續一年，所有觀測儀器的靈敏度都提高了40%，可以搜尋到大約3億光年外的雙黑洞合併。
除了預期會有更多的雙星合併之外，靈敏度的提高和更長的執行時間還將允許更深入地搜尋連續波。“我樂觀地認為，最終會發現來自旋轉中子星的連續引力波，”霍洛維茨說，“這將為兩者提供重要的資訊。”