向物理学家们提问

问：既然对称的结构不会产生引力波，那为了从脉冲星探测到引力波，是不是脉冲星必须是绕轴进动的？换句话说，是不是引力波源必须存在四极力矩，并且最大的波源的四极力矩为 Q ~ M x L^2，其中 M 为波源的质量，L 为波源的尺度？
——由加州桑尼维尔市的 Robert 提交

答：邮件中有两个问题，我将一个个回答。

进动的星体确实会辐射引力波，但它们并非唯一的选择。绕旋转轴的任何不对称都会导致引力波的产生。

如果你还不了解“进动”这个词，进动指的是物体绕它的旋转轴有非球形的摆动。想一想橄榄球：如果扔得好，它将绕它的长轴稳定的自旋；如果扔坏了，它的自旋轴将偏离长轴而摆动起来。星体是绕着短轴自旋的，但它们也会同样地摆动。

不过，LIGO 可能根本探测不到这种进动。已知的进动中子星非常稀少 - 一般说来，除非它们被什么给击中，然后偏离原来的转轴，而这在太空中发生的可能性并不大，另外，它们的进动频率对 LIGO 来说也太低了。高频率的进动也可能由撞击产生，不过中子星坚硬的外壳将使这种高频进动很快就停下来。

尽管诞生于超新星爆炸中的中子星有坚硬的外壳，它们的表面可能也存在山脉。山脉也可以像进动那样产生四极不对称，因此它们也将辐射引力波。一般认为四极矩要比质量与半径平方的乘积要小得多，但是最大的山脉仍然可能产生足够让 LIGO 探测到的引力波。(部分也由于这里没有频率上的限制。)

硬壳下的流体也会辐射引力波，而且一种称为“R模式”的流体甚至可以依赖其自身产生的辐射而维持运行。这种现象目前还只是一种大胆的猜想，但如果我们能探测到它，我们将可以验证相对论的奇怪预言之一并且对中子星内部的奇妙物质有更多的了解。