2019年重力波天文台探测到的两颗大质量中子星相撞，没有产生观察到的紫外线闪光。这与早期的中子星合并探测和计算机模拟背道而驰。
来自宾夕法尼亚州立大学的一个国际团队使用匹兹堡超级计算中心的Bridges-2系统等对较大的中子星合并进行了模拟，这表明这种碰撞将产生比以前预期的小得多的电磁信号。这可以解释2019年缺乏紫外线探测的原因，并为新的望远镜提供测试的预测。
没有多少自然现象像两颗密度巨大的坍缩恒星相互撞击那样戏剧化。然而，令人费解的事实是，其中一些事件是在呜咽而不是爆炸声中进行的。对引力波敏感的仪器现在可以探测到黑洞或中子星何时碰撞。但有时，这些碰撞不会产生我们最灵敏的望远镜无法探测到的电磁“闪光”。
2019年探测到的GW190425事件是先进LIGO和先进室女座重力波探测器揭示的两颗中子星的第二次合并。然而，与2017年GW170817中子星合并事件不同，GW190425没有伴随着天文学家可以找到的紫外线闪光。科学家们想知道他们找不到紫外线信号是因为望远镜没有完全瞄准正确的位置，还是因为没有紫外线信号。
宾夕法尼亚州立大学的大卫·拉迪斯（David Radice）和那里以及德国和意大利的机构的同事想要弄清楚哪种情况是正确的。他们从计算机模拟中子星合并开始，在美国和欧洲的设施中使用了许多超级计算机。他们工作中的一个关键计算资源是PSC的Bridges-2高级研究计算机。
PSC 如何提供帮助
第一个线索是“黑暗”GW190425实际上比华丽的GW170817大。
中子星是巨星爆炸的产物。当其中一个巨大的太阳引爆时，它会将其大部分质量吹入太空。但是一颗质量与我们的太阳大致相似的坍缩恒星仍然存在。当残骸恒星的质量大于太阳的2.2倍左右时，它会在时空中撕开一个洞，成为黑洞。少了，它就变成了中子星。那是一颗超致密的恒星，由每茶匙重约一百万吨的物质组成。
引力波探测器可以告诉天文学家这些恒星碰撞时的总质量。在较早的GW170817碰撞中，总质量是太阳的2.7倍。在黑暗的GW190425碰撞中，它是3.4太阳质量，两个参与者中的一个可能更接近中子星的最大尺寸。
从之前的模拟来看，GW190425应该会产生可见的紫外线闪光。但更高的质量是一个问题，因为早期的工作只模拟了较小的合并。“小”和“大”中子星碰撞都应该导致黑洞，因为无论哪种情况，新的组合恒星质量都会大于2.2太阳质量。然而，更大的碰撞可能会产生一个大到足以吞噬大部分电磁信号的黑洞。
为了验证这个想法，该团队重复了早期的模拟，这次使参与的中子星更大。大规模的模拟需要重复多次。这部分是因为科学家们只知道GW190425中子星的总质量。他们需要为两个参与者模拟不同的相对大小，范围从相等的大小到一个是另一个的1.67倍。后者是较大的恒星在不成为黑洞的情况下可能具有的最大尺寸，这可以通过重力波探测数据排除。
Bridges-2是该团队使用的几个系统之一，包括圣地亚哥超级计算机中心的Comet和德克萨斯高级计算中心的Stampede2，这是PSC在NSF资助的超级计算机ACCESS网络中的合作伙伴。事实证明，Bridges-2特别擅长这些计算。由于 Bridges-2 的架构，数据在计算内核中进出的速度非常快。当模拟必须长时间运行并重复多次时，这大大加快了工作速度，就像中子星合并模拟游戏所做的那样。
模拟产生了令人惊讶的结果，即更大的中子星合并可以“更安静”，至少在电磁信号方面是这样。在1比1.67的质量比中，大型合并产生了较小的紫外线信号，这是今天一代望远镜无法检测到的。天文学家并没有将望远镜对准错误的地方，以看到GW190425;只是没有什么可让他们看到的。
该小组于 2022 年 8 月在《皇家天文学会月刊》杂志上报告了他们的结果。
科学家们现在正在等待，看看未来的中子星合并会揭示什么。目前正在智利建造的Vera C. Rubin天文台计划于2024年开始调查工作，理论上将能够探测到预测的较大中子星合并的微弱紫外线闪光。这样的检测将是对计算机模拟预测的重要测试。它还将提供真实世界的数据，科学家们可以将其折回他们的模拟中，以使其更加准确。