引力波源：致密双星并合

1. 基本定义：在相对论天体物理学中，“引力波源”特指能够产生可探测引力波的天体系统或宇宙事件。其中，“致密双星并合”是目前已被直接探测到并研究最深入的一类引力波源。它指的是由两颗致密天体（如中子星、黑洞）组成的相互绕转的双星系统，因其轨道能量通过辐射引力波而衰减，最终螺旋靠近并融合为一体的过程。

2. 系统的演化阶段：其演化可以清晰地分为三个阶段。首先是“旋近”阶段，两颗致密星在近乎圆形的轨道上互相绕转，周期性地辐射出持续引力波，轨道半径和周期缓慢减小。当轨道非常接近时，进入“并合”阶段，两个天体以接近光速的速度互相绕旋，最终在极短时间内碰撞、结合。之后是“铃宕”阶段，新形成的天体（如更大的黑洞或中子星）在形成初期并非完美的球体，会像被敲击的钟一样，通过辐射引力波使其自身形状趋于稳定，振幅呈指数衰减。

3. 关键的物理理论与预言：此过程完全由爱因斯坦的广义相对论所预言。双星系统的轨道能量和角动量会以引力波的形式被不断带走，这被称为“引力辐射反作用力”。其演化规律，特别是旋近阶段的波形，可以通过“后牛顿近似”等方法进行极为精确的理论计算。在并合瞬间的强引力、高速动态时空，则需要用数值相对论进行超级计算机模拟才能求解。

4. 引力波信号特征与信息提取：不同质量的天体并合会产生不同频率和振幅的引力波信号。例如，双中子星并合信号频率可高达千赫兹，并在电磁波谱上有对应爆发（如千新星）；而双黑洞并合信号则主要集中在几十到几百赫兹。从探测到的波形中，我们可以像“听声辨物”一样，直接推断出源头的天体质量、自旋、距离以及并合前轨道等信息，这为测量宇宙膨胀速率、检验强场引力理论提供了全新途径。

5. 天体物理学的意义与已证实的发现：对致密双星并合源的探测，开创了多信使天文学的新纪元。例如，2017年探测到的双中子星并合事件（GW170817），其引力波信号与后续观测到的伽马射线暴、千新星等电磁信号相结合，确凿证实了此类并合是宇宙中重元素（如金、铂）的主要“锻造炉”，并以前所未有的方式测量了哈勃常数。这类源已成为研究极端物态、宇宙学和高能天体物理过程的关键实验室。