επιστήμη

Τα περιστρεφόμενα αστέρια νετρονίων αποκαλύπτουν νέες ιδέες για αόριστα συνεχή κύματα βαρύτητας.

Η εντύπωση του καλλιτέχνη για συνεχή κύματα βαρύτητας που δημιουργούνται από ένα ασυμμετρικό αστέρι νετρονίων που περιστρέφεται. Πίστωση: Mark Myers, Πανεπιστήμιο Ozgrove-Swinburne

Πέντε χρόνια μετά την πρώτη ανακάλυψη του Βαρυτικά κύματαΜια διεθνής ομάδα επιστημόνων συμπεριλαμβανομένου του ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (Ozgrove) συνεχίζει να αναζητά νέες ανακαλύψεις και ιδέες για το σύμπαν. Εξαιρετικά ευαίσθητο σε μέγεθος χιλιομέτρου. Χρησιμοποιώ ΛΙΓΟ Ανιχνευτές στις Ηνωμένες Πολιτείες και ανιχνευτές Παρθένου στην Ευρώπη, η ομάδα έχει δει εκρηκτικές συγκρούσεις μαύρων οπών και αστεριών νετρονίων. Πρόσφατες μελέτες, ωστόσο, βρίσκουν κάτι διαφορετικό: ένα απλό, αόριστο σήμα από γρήγορη περιστροφή αστέρι νετρονίων.

Πάρτε ένα αστέρι παρόμοιο με το σχήμα του Ήλιου, συντρίψτε το σε μια μπάλα περίπου είκοσι χιλιόμετρα μακριά – την απόσταση από το αεροδρόμιο της Μελβούρνης έως το κέντρο της πόλης – και θα βρείτε ένα αστέρι νετρονίων: το πυκνότερο αντικείμενο στο γνωστό σύμπαν. Τώρα ρυθμίστε το αστέρι νετρονίων σας σε εκατοντάδες περιστροφές ανά δευτερόλεπτο και ακούστε προσεκτικά. Εάν το αστέρι νετρονίων σας δεν είναι εντελώς σφαιρικό, θα συγκλονιστεί ελαφρώς και θα ακούσετε έναν ελαφρό ήχο «βουητού». Οι επιστήμονες το αποκαλούν συνεχές βαρυτικό κύμα.

Μέχρι στιγμής αυτά τα χλιαρά αστέρια νετρονίων έχουν αποδειχθεί ασαφή. Ozgrove ως μεταδιδακτορικός ερευνητής Karl Vette Εθνικό Πανεπιστήμιο Αυστραλίας Εξηγεί: «Φανταστείτε ότι ακούτε άγρια ​​ζωή στον αυστραλιανό θάμνο. Με βαρυτικά κύματα Μαύρη τρύπα Και οι συγκρούσεις των αστεριών νετρονίων που έχουμε δει μέχρι στιγμής είναι σαν το κοκκούνισμα του κεράσι – δυνατά και θορυβώδη, είναι πολύ εύκολο να εντοπιστούν!

Ένα συνεχές βαρυτικό κύμα, ωστόσο, είναι σαν το αχνό, συνεχές θόρυβο μιας μακρινής μέλισσας, το οποίο είναι πιο δύσκολο να εντοπιστεί. Πρέπει λοιπόν να χρησιμοποιήσουμε μερικές διαφορετικές στρατηγικές. Μερικές φορές κινούμαστε σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση – για παράδειγμα, ένας ανθισμένος θάμνος όπου οι μέλισσες είναι πιθανό να συγκεντρωθούν. Άλλες φορές, κλείνουμε τα μάτια μας και ακούμε προσεκτικά όλους τους ήχους που μπορούμε να ακούσουμε, και προσπαθούμε να αφαιρέσουμε τυχόν βουητούς ήχους στο παρασκήνιο. Μέχρι στιγμής, δεν έχουμε τύχη, αλλά θα συνεχίσουμε να προσπαθούμε! Μόλις ακούσουμε ένα συνεχές κύμα βαρύτητας, θα μπορέσουμε να ρίξουμε μια ματιά στην καρδιά ενός αστέρα νετρονίων και να μάθουμε τα μυστικά του, κάτι που είναι μια συναρπαστική πιθανότητα. “

READ  Το πρώτο κλιπ ήχου NASA Mars Ingenuity Helicopter

Μια πρόσφατη συνεργατική μελέτη με τον Ozgrave έχει ρίξει μια πιο προσεκτική ματιά στα ερείπια των εκρηκτικών αστεριών που ονομάζονται σουπερνόβα. Ο Lucy Strang, φοιτητής διδακτορικού διπλώματος του Ozgrove από το Πανεπιστήμιο της Μελβούρνης, εξηγεί: “Η ανακάλυψή μας στοχεύει δεκαπέντε νεαρά υπολείμματα σουπερνόβα που φέρουν νεαρά αστέρια νετρονίων. Χρησιμοποιούμε τρεις διαφορετικούς αγωγούς: έναν βελτιστοποιημένο για ευαισθησία, έναν που αναπτύσσεται γρήγορα. Μπορεί να χειριστεί το σήμα και είναι προσαρμοσμένο σε ένα πιθανό αστρονομικό σενάριο. Αυτή είναι η πρώτη μελέτη LIGO που καλύπτει και τα τρία αυτά σενάρια, η οποία μεγιστοποιεί την πιθανότητά μας για συνεχή ανίχνευση κυμάτων.

“Τα συνεχή βαρυτικά κύματα αποδεικνύονται πολύ δύσκολο να εντοπιστούν, αλλά οι ίδιες ιδιότητες που τα καθιστούν αόριστα τα καθιστούν ελκυστικούς στόχους. Η ακριβής μορφή του σήματος (δηλ. Η συχνότητά του, πόσο γρήγορα αλλάζει η συχνότητα, πόσο γρήγορα είναι, κ.λπ.) εξαρτάται σε ποια είναι τα αστέρια νετρονίων. Μέχρι τώρα, η δομή των αστεριών νετρονίων είναι μια ανοιχτή ερώτηση που προσελκύει όλα τα είδη των φυσικών. Ακόμη και χωρίς να το ανακαλύψουμε, μια ανακάλυψη μας δίνει μια ιδέα για την άγνωστη φυσική των αστεριών νετρονίων. κρυφοκοιτάξτε πίσω από την κουρτίνα. Όταν εντοπίζουμε συνεχή κύματα, θα ανοίξουμε την κουρτίνα και θα ρίξουμε φως στη νέα φυσική. Μέχρι τότε, πρέπει να βελτιώσουμε την κατανόησή μας και να βελτιώσουμε τις μεθόδους αναζήτησης. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τις πληροφορίες που υπάρχουν. “

Ο αναλυτής της Ozgrave, Lily Sun του Εθνικού Πανεπιστημίου της Αυστραλίας, λέει: “Τα νεαρά αστέρια νετρονίων στα υπολείμματα σουπερνόβα υπόσχονται στόχους για να δουν αυτά τα μικρά συνεχή κύματα βαρύτητας, επειδή έχουν αρκετό χρόνο για να χαλαρώσουν και να εξομαλύνουν τις ασυμμετρίες. Δεν έχουν περάσει τη γέννησή τους.” η τρίτη μας παρατήρηση, στην προσπάθειά μας να ανακαλύψουμε συνεχή κύματα από αυτά τα νεαρά αστέρια νετρονίων, εξετάζουμε πρώτα την πιθανότητα η εσωτερική διαμόρφωση και δομή του αστεριού να έχει ως αποτέλεσμα δύο διαφορετικές αρμονικές. Τα σήματα μπορούν να εκπέμπονται. Αν και δεν ανιχνεύεται σήμα στο O3, εμείς ορίστε ενδιαφέροντες περιορισμούς στις ιδιότητες των αστεριών νετρονίων. Εάν ένα τέτοιο σήμα μπορεί να ανιχνευθεί σε μελλοντικές παρατηρήσεις, όταν οι ανιχνευτές είναι πιο ευαίσθητοι, θα ρίξει φως στην ελκυστική δομή του αστεριού νετρονίων. “

READ  Το Fortitude Rover έκανε μόνο οξυγόνο στον Άρη

Ο μεταδιδακτορικός ερευνητής του Ozgrove Karl Blair του Πανεπιστημίου της Δυτικής Αυστραλίας λέει: “Τα βαρυτικά κύματα χρησιμοποιούνται για τον εντοπισμό των πιο εξωτικών αντικειμένων στο σύμπαν. Αστέρια νετρονίων – αποτελούμενα από καταρρέοντα υλικά όπως ένας γιγαντιαίος ατομικός πυρήνας – Πρέπει να είναι ένας από τους πιο εξωτικούς Δεν γνωρίζουμε τόσο πολύ για τα αστέρια νετρονίων επειδή είναι τόσο μικρά και περίεργα. Είναι άκαμπτα ή μαλακά; Και όταν περιστρέφονται γρήγορα καθώς πέφτουν, μεταφέρουν αυτή την ενέργεια στα κύματα βαρύτητας με τη μορφή κυμάτων; Ενώ εκεί δεν υπάρχει ακόμη ένδειξη για συνεχή κύματα βαρύτητας από αστέρια νετρονίων, οι περιορισμοί τίθενται στο πόσο σταδιακά αστέρια νετρονίων, από το γεγονός ότι δεν έχουμε ακόμη ανιχνεύσει βαρυτικά κύματα από αυτά. Δεν μετράται. “

Επιπλέον, πρόσφατες μελέτες που ανακοινώθηκαν από τη διεθνή ερευνητική ομάδα – συμπεριλαμβανομένης της επιστημονικής συνεργασίας ΗΠΑ / Διεθνούς LIGO, της ευρωπαϊκής συνεργασίας με τον ιό και της συνεργασίας της Ιαπωνίας KAGRA – έχουν εστιάσει στο Pulsar. Αυτά είναι αστέρια νετρονίων που δρουν ως κοσμικοί φάροι, εκπέμποντας άφθονη ενέργεια με τη μορφή ραδιοκυμάτων. Οι παλμοί είναι σαν γιγάντιοι περιστρεφόμενοι μαγνήτες, εκτός του ότι είναι δισεκατομμύρια φορές ισχυρότεροι από το να κολλάνε στο ψυγείο σας. Τόσο ισχυρό, στην πραγματικότητα, ότι το μαγνητικό πεδίο παραμορφώνει το σχήμα του άστρου νετρονίων και μπορεί να προκαλέσει ένα εντυπωσιακό βουητό συνεχών βαρυτικών κυμάτων. Ενώ οι πρόσφατες μελέτες δεν έθεσαν τίποτα, βρήκαν πόσο δυνατά “μπορούμε”, τα οποία σε ορισμένες περιπτώσεις αρχίζουν να αμφισβητούν τις θεωρητικές προβλέψεις.

Ο Deeksha Beniwal, φοιτητής του Ozgrove PhD από το Πανεπιστήμιο της Αδελαΐδας, λέει: “Η παρατήρηση κύματος βαρύτητας από την ανίχνευση LIGO και Παρθένου O3 μας επέτρεψε να θέσουμε ρεαλιστικούς περιορισμούς στα σήματα που αναμένονται από τους νέους πάλσαρ. Οι αγωγοί παρέχουν επίσης μια ευκαιρία – όπως διάφορες μέθοδοι αναζήτησης για συνεχή σήματα κυμάτων – σε ένα ρεαλιστικό περιβάλλον. “

READ  Παρακολουθούμε 5 μυστηριώδεις ραδιοφωνικές εκρήξεις στα χέρια μακρινών σπειροειδών γαλαξιών

Ο μεταδιδακτορικός ερευνητής του Oz Millgrove, Meg Millhouse του Πανεπιστημίου της Μελβούρνης, λέει: “Τα συνεχή κύματα βαρύτητας από αστέρια νετρονίων είναι πολύ μικρότερα από τα κύματα βαρύτητας που έχουν δει μέχρι τώρα οι LIGO και Virgo. Αυτό σημαίνει ότι χρειαζόμαστε διαφορετικές τεχνικές για να τα εντοπίσουμε. Και, επειδή αυτά είναι σήματα μεγάλης διάρκειας, πρέπει να εξετάσουμε πολλά δεδομένα που μπορεί να είναι πολύ δύσκολα υπολογιστικά. Τα πρόσφατα δημοσιευμένα έγγραφα LIGO-Virgo χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση συνεχών βαρυτικών κυμάτων. Εμφανίζουν ένα ευρύ φάσμα έξυπνων προσεγγίσεων. Παρόλο που δεν έχει εντοπιστεί Έγινε σε πρόσφατα αναλυμένα δεδομένα, είμαστε σε καλή θέση να συνεχίσουμε την αναζήτηση και ενδεχομένως να εντοπίσουμε εάν η LIGO συλλέγει περισσότερα δεδομένα. “

Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι περιέχει δισεκατομμύρια αστέρια νετρονίων Γαλαξίας Με ένα αχνό κύμα συνεχών βαρυτικών κυμάτων. Ως εκ τούτου, περαιτέρω μελέτες έχουν υιοθετήσει μια προσέγγιση “ανοιχτή στο αυτί”, αναζητώντας δεδομένα LIGO και Virgo για οποιαδήποτε ένδειξη του σήματος. Τα αποτελέσματα μέχρι στιγμής υποδηλώνουν ότι αυτοί οι μουρμουρητές είναι εξαιρετικά ήσυχοι και εκτός της σειράς ανιχνευτών «αυτιών». Ωστόσο, καθώς η τεχνολογία ανιχνευτή γίνεται πιο προηγμένη και ευαίσθητη, η πρώτη ανίχνευση συνεχών βαρυτικών κυμάτων μπορεί σύντομα να γίνει πραγματικότητα.

Related Articles

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *

Back to top button
Close
Close