Przejdź do głównej zawartości

Nowy model fali grawitacyjnej pozwoli na odkrycie prawdziwej natury gwiazd neutronowych

Badacze fal grawitacyjnych z Uniwersytetu Birmingham opracowali nowy model, który obiecuje dać świeże spojrzenie na budowę i skład gwiazd neutronowych.


Model pokazuje, że wibracje lub oscylacje wewnątrz gwiazd można mierzyć bezpośrednio na podstawie samego sygnału fali grawitacyjnej. Dzieje się tak, ponieważ gwiazdy neutronowe ulegają deformacji pod wpływem sił pływowych, powodując ich oscylację na charakterystycznych częstotliwościach, które kodują unikalne informacje o gwiazdach w sygnale fali grawitacyjnej.

To sprawia, że asterosejsmologia – badanie oscylacji gwiazd – z falami grawitacyjnymi pochodzącymi od zderzających się gwiazd neutronowych jest obiecującym nowym narzędziem do badania nieuchwytnej natury bardzo gęstej materii jądrowej.

Gwiazdy neutronowe są bardzo gęstymi pozostałościami zapadniętych masywnych gwiazd. Tysiące z nich zostało zaobserwowanych w spektrum elektromagnetycznym, a jednak nadal niewiele wiadomo o ich naturze. Unikalne informacje można uzyskać dzięki pomiarowi fal grawitacyjnych emitowanych, gdy dwie gwiazdy neutronowe spotykają się i tworzą układ podwójny. Po raz pierwszy przewidziane przez Einsteina, te zmarszczki w czasoprzestrzeni zostały wykryte przez LIGO w 2015 roku.

Wykorzystując sygnał fali grawitacyjnej do pomiaru oscylacji gwiazd neutronowych, naukowcy będą mieć nowy wgląd na wnętrze tych gwiazd. Badanie zostało opublikowane w Nature Communications.

Dr Geraint Pratten z Instytutu Fal Grawitacyjnych Uniwersytetu Birmingham jest głównym autorem pracy i wyjaśnia: „Gdy dwie gwiazdy wirują wokół siebie, ich kształty ulegają zaburzeniu przez siłę grawitacji wywieraną przez towarzysza. Staje się to coraz bardziej wyraźne i pozostawia niepowtarzalny ślad w sygnale fali grawitacyjnej.”

„Siły pływowe działające na gwiazdy neutronowe pobudzają oscylacje wewnątrz gwiazdy, dając nam wgląd w jej wewnętrzną strukturę. Mierząc te oscylacje z sygnału fali grawitacyjnej, możemy wydobyć informacje o podstawowej naturze tych tajemniczych obiektów, które w innym przypadku byłyby niedostępne.”

Opracowany przez zespół model po raz pierwszy umożliwia określenie częstotliwości tych oscylacji bezpośrednio na podstawie pomiarów fali grawitacyjnej. Naukowcy wykorzystali swój model do pierwszego zarejestrowanego sygnału fali grawitacyjnej z połączenia się dwóch gwiazd neutronowych – GW170817.

Dr Patricia Schmidt, współautorka pracy, dodaje: „Prawie trzy lata po zaobserwowaniu pierwszych fal grawitacyjnych z układu podwójnego gwiazd neutronowych wciąż znajdujemy nowe sposoby na wydobycie większej ilości informacji na ich temat z sygnałów. Im więcej informacji możemy zgromadzić, opracowując coraz bardziej wyrafinowane modele teoretyczne, tym bardziej będziemy mogli odkryć prawdziwą naturę gwiazd neutronowych.”

Obserwatoria fal grawitacyjnych nowej generacji planowane na lata 30. będą mogły wykrywać znacznie więcej układów podwójnych gwiazd neutronowych i obserwować je z dużo większą szczegółowością niż jest to możliwe obecnie. Model stworzony przez zespół z Birmingham wniesie znaczący wkład w tę naukę.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu.

Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu.
Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach.
Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz.
W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę. Naukowcy uważają, że źró…

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi.

Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego.
„Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy.
Do odkrycia naukowcy wykorzystali dane…

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne.


Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”.
Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przedstawiona przez b…