Nowe badania szczegółowo opisują, jak rozpraszające siły pływowe w układach podwójnych gwiazd neutronowych wpływają na szanse zrozumienia Wszechświata.
Źródło: NASA/Swift/Dana Berry
Lepsze zrozumienie wewnętrznego funkcjonowania gwiazd neutronowych doprowadzi do poszerzenia wiedzy na temat dynamiki, która leży u podstaw funkcjonowania Wszechświata, a także może pomóc w rozwoju przyszłych technologii, powiedział profesor fizyki z University of Illinois Urbana-Champaign, Nicolas Yunes. Nowe badania przeprowadzone przez Yunesa szczegółowo opisują, w jaki sposób nowe spostrzeżenia na temat tego, jak rozpraszające siły pływowe w układach podwójnych gwiazd neutronowych wpływają na szanse zrozumienia Wszechświata.
Gwiazdy neutronowe to zapadnięte jądra gwiazd i najgęstsze stabilne obiekty materialne we Wszechświecie, znacznie gęstsze i zimniejsze niż warunki, które mogą stworzyć nawet zderzacze cząstek – powiedział Yunes. Samo istnienie gwiazd neutronowych mówi nam, że istnieją niewidoczne właściwości związane z astrofizyką, fizyką grawitacyjną i fizyką jądrową, które odgrywają kluczową rolę w wewnętrznym funkcjonowaniu naszego Wszechświata.
Jednak wiele z wcześniej niewidocznych właściwości stało się obserwowalnych wraz z odkryciem fal grawitacyjnych.
Właściwości gwiazd neutronowych odciskają się na emitowanych przez nie falach grawitacyjnych. Fale te następnie przemieszczają się miliony lat świetlnych w przestrzeni kosmicznej do detektorów na Ziemi, takich jak zaawansowane Europejskie Obserwatorium Fal Grawitacyjnych Interferometru Laserowego i Współpraca Virgo – powiedział Yunes. Wykrywając i analizując fale, możemy wnioskować o właściwościach gwiazd neutronowych i dowiedzieć się o ich wewnętrznym składzie oraz fizyce zachodzącej w ich ekstremalnych środowiskach.
Jako fizyk grawitacyjny, Yunes był zainteresowany ustaleniem, w jaki sposób fale grawitacyjne kodują informacje o siłach pływowych, które zaburzają kształt gwiazd neutronowych i wpływają na ich ruch orbitalny. Informacje te mogą również powiedzieć fizykom więcej o dynamicznych właściwościach materiałowych gwiazd, takich jak tarcie wewnętrzne lub lepkość, co może dać nam wgląd w procesy fizyczne poza równowagą, które powodują transfer energii netto do lub z układu – powiedział Yunes.
Wykorzystując dane ze zdarzenia fal grawitacyjnych zidentyfikowanego jako GW170817, Yunes, wraz z badaczami z Illinois Justinem Ripleyem, Abhishekiem Hegade i Rohitem Chandramouli, wykorzystali symulacje komputerowe, modele analityczne i zaawansowane algorytmy analizy danych, aby zweryfikować, że siły pływowe poza równowagą w układach podwójnych gwiazd neutronowych są wykrywalne za pomocą fal grawitacyjnych. Zjawisko GW170817 nie było wystarczająco głośne, aby umożliwić bezpośredni pomiar lepkości, ale zespół Yunes był w stanie określić pierwsze obserwacyjne ograniczenia dotyczące tego, jak duża może być lepkość wewnątrz gwiazd neutronowych.
Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Nature Astronomy.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
University of Illinois
