Ser ind i en neutronstjerne:Ny model vil forbedre indsigt fra gravitationsbølger

Oscillationerne i binære neutronstjerner, før de smelter sammen, kan have store konsekvenser for den indsigt, videnskabsmænd kan få ud af gravitationsbølgedetektion.

Forskere ved University of Birmingham har demonstreret den måde, hvorpå disse unikke vibrationer, forårsaget af interaktionerne mellem de to stjerners tidevandsfelter, når de kommer tæt på hinanden, påvirker gravitationsbølgeobservationer. Undersøgelsen er offentliggjort i Physical Review Letters .

At tage disse bevægelser i betragtning kan gøre en enorm forskel for vores forståelse af de data, der er taget af de avancerede LIGO- og Jomfru-instrumenter, der er sat op til at detektere gravitationsbølger – krusninger i tid og rum – produceret af sammensmeltningen af ​​sorte huller og neutronstjerner.

Forskerne sigter mod at have en ny model klar til Advanced LIGOs næste observationsløb og endnu mere avancerede modeller til den næste generation af Advanced LIGO-instrumenter, kaldet A+, som skal begynde deres første observationsløb i 2025.

Siden de første gravitationsbølger blev detekteret af LIGO Scientific Collaboration og Virgo Collaboration i 2016, har videnskabsmænd været fokuseret på at fremme deres forståelse af de massive kollisioner, der producerer disse signaler, inklusive fysikken af ​​en neutronstjerne ved supra nukleare tætheder.

Dr. Geraint Pratten, fra Institute for Gravitational Wave Astronomy ved University of Birmingham, er hovedforfatter på papiret. Han sagde, "Forskere er nu i stand til at få masser af afgørende information om neutronstjerner fra de seneste gravitationsbølgedetekteringer. Detaljer såsom forholdet mellem stjernens masse og dens radius giver for eksempel afgørende indsigt i fundamental fysik bag neutronstjerner. Hvis vi forsømmer disse yderligere effekter, kan vores forståelse af neutronstjernens struktur som helhed blive dybt forudindtaget."

Dr. Patricia Schmidt, medforfatter på papiret og lektor ved Institute for Gravitational Wave Astronomy, tilføjede:"Disse justeringer er virkelig vigtige. Inden for enkelte neutronstjerner kan vi begynde at forstå, hvad der sker dybt inde i stjernens kerne, hvor stof eksisterer ved temperaturer og tætheder, som vi ikke kan producere i jordbaserede eksperimenter. På dette tidspunkt begynder vi måske at se atomer interagere med hinanden på måder, vi endnu ikke har set - hvilket potentielt kræver nye fysiklove."

De forbedringer, som teamet har udtænkt, repræsenterer det seneste bidrag fra University of Birmingham til Advanced LIGO-programmet. Forskere ved Universitetets Institut for Gravitationsbølgeastronomi har været dybt involveret i design og udvikling af detektorerne siden programmets tidligste stadier. Ser fremad, ph.d. studerende Natalie Williams er allerede i gang med arbejdet med beregninger for yderligere at forfine og kalibrere de nye modeller. + Udforsk yderligere

Ny gravitationsbølgemodel kan bringe neutronstjerner i endnu skarpere fokus