Fale grawitacyjne ujawniają wcześniej niewidoczne właściwości gwiazd neutronowych
Gwiazdy neutronowe to jedne z najgęstszych obiektów we Wszechświecie. Fale grawitacyjne emitowane przez te niezwykłe obiekty pozawalają badaczom lepiej poznać ich właściwości.
Zdaniem naukowców lepsze zrozumienie wewnętrznego funkcjonowania gwiazd neutronowych może doprowadzić do lepszego zrozumienia dynamiki, która leży u podstaw funkcjonowania Wszechświata i może pomóc w rozwoju przyszłych technologii. Nowe badanie prowadzone astronomów z University of Illinois, pod kierownictwem Nicolasa Yunesa, szczegółowo opisuje, w jaki sposób nowe spostrzeżenia na temat sił dyspersji pływowej (siła działająca na ciało rozciągłe znajdujące się w polu sił o różnej wartości lub kierunku w różnych punktach ciała – najczęściej kojarzona z polem grawitacyjnym) w układach podwójnych gwiazd neutronowych może wpłynąć na zrozumienie Wszechświata.
„Gwiazdy neutronowe to zapadnięte rdzenie gwiazd i najgęstsze stabilne obiekty we Wszechświecie, znacznie gęstsze i zimniejsze niż warunki, które mogą stworzyć nawet zderzacze cząstek. Samo istnienie gwiazd neutronowych mówi nam, że istnieją niewidzialne właściwości związane z astrofizyką, fizyką grawitacyjną i fizyką jądrową, które odgrywają kluczową rolę w wewnętrznym funkcjonowaniu naszego Wszechświata” – mówi Yunes.
Zdaniem astrofizyków, fale grawitacyjne pozwoliły zaobserwować wiele z tych wcześniej niewidocznych właściwości niezwykle gęstych obiektów.
„Właściwości gwiazd neutronowych znajdują odzwierciedlenie w emitowanych przez nie falach grawitacyjnych. Fale te następnie podróżują miliony lat świetlnych w przestrzeni kosmicznej do detektorów na Ziemi, takich jak Advanced European Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory i Virgo Collaboration. Wykrywając je i analizując, możemy wnioskować o właściwościach gwiazd neutronowych i poznać ich skład wewnętrzny oraz fizykę zachodzącą w ich ekstremalnych środowiskach” – tłumaczy Yunes.
Astrofizycy chcieli ustalić, w jaki sposób fale grawitacyjne kodują informacje o siłach pływowych, które zniekształcają gwiazdy neutronowe i wpływają na ich ruch orbitalny. Informacje te mogłyby również powiedzieć fizykom więcej o właściwościach gwiazd, takich jak tarcie wewnętrzne – „co mogłoby dać nam wgląd w procesy fizyczne poza równowagą, które powodują transfer energii netto do lub z systemu” – podkreśla Yunes.
Wykorzystując dane z emisji fal grawitacyjnych zidentyfikowanej jako GW170817, naukowcy wykorzystali symulacje komputerowe, modele analityczne i zaawansowane algorytmy analizy danych, aby zweryfikować, czy siły pływowe poza równowagą w układach podwójnych gwiazd neutronowych są wykrywalne za pomocą fal grawitacyjnych. Zdarzenie GW170817 nie było wystarczająco „wyraźne”, aby umożliwić bezpośredni pomiar właściwości, ale badacze byli w stanie zidentyfikować pierwsze obserwacyjne ograniczenia dotyczące tego, jak duże mogą one być wewnątrz gwiazd neutronowych. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature Astronomy.
Emil Gołoś
