Команда астрофизиков во главе со студентом Майк Лау из Центра из центра Centre of Excellence in Gravitational Wave Discovery недавно предсказала, что гравитационные волны двойных нейтронных звезд могут быть обнаружены будущим космическим аппаратом LISA. Результаты были представлены на 14-м ежегодном научном семинаре Австралийского национального института теоретической астрофизики (ANITA) 2020 года. Эти измерения могут помочь расшифровать жизнь и смерть звезд.
Лау, первый автор статьи, сравнивает свою команду с астропалеонтологами:
«Подобно тому, как мы узнаем о динозавре из его окаменелостей, мы собираем воедино жизнь двойной звезды из их окаменелостей двойной нейтронной звезды».
Нейтронная звезда - это оставшийся «труп» огромной звезды после взрыва сверхновой, который происходит в конце ее жизни. Двойная нейтронная звезда – это система, состоящая из двух нейтронных звезд, вращающихся вокруг друг друга, которые вызывают периодические возмущения в окружающем пространстве-времени, очень похожие на рябь, распространяющуюся на поверхности пруда. Эти «пульсации» называются гравитационными волнами. Существование гравитационных волн было предсказано еще Альбертом Эйнштейном, но подтвердилось лишь в 2015 году, когда детекторы гравитационных волн LIGO / Virgo впервые обнаружили их в 2015 году. Эти гравитационные волны сформировались, когда слилась воедино пара черных дыр.
Тем не менее, ученые до сих пор не нашли способ измерить гравитационные волны, испускаемые, когда две нейтронные звезды или черные дыры расположены еще далеко друг от друга на своей орбите. Эти более слабые волны содержат ценную информацию о жизни звезд и могут раскрыть существование совершенно новых популяций объектов в нашей Галактике.
Недавнее исследование показывает, что интерферометр LISA потенциально может обнаружить эти гравитационные волны от двойных нейтронных звезд. LISA - это космический детектор гравитационных волн, запуск которого запланирован на 2034 год в рамках миссии, проводимой Европейским космическим агентством. Она состоит из трех спутников, связанных лазерными лучами, образующими треугольник, который будет вращаться вокруг Солнца. Проходящие гравитационные волны будут растягивать и сжимать лазерные лучи этого треугольника, расположенные на расстоянии в 40 миллионов километров друг от друга. В этом случае высокочувствительный детектор сможет уловить медленно колеблющиеся гравитационные волны.
Это компьютерное моделирование показывает деформацию пространства и времени вокруг двух сталкивающихся черных дыр, наблюдавшихся LIGO 14 сентября 2015 года. Видео: SXS
Используя компьютерное моделирование, команда предсказывает, что через четыре года работы LISA будет измерять гравитационные волны, испускаемые десятками двойных нейтронных звезд, вращающихся близко друг к другу. Их результаты были опубликованы на ежемесячном собрании Королевского астрономического общества.
Взрыв сверхновой оттолкнет образовавшуюся нейтронную звезду и сделает начальную круговую орбиту овальной формы. Обычно излучение гравитационных волн имеет круглую форму, как в случае двойных нейтронных звезд, обнаруженных LIGO / Virgo. Но LISA сможет обнаруживать двойные нейтронные звезды, когда они еще далеко друг от друга, так что можно будет мельком увидеть их овальную орбиту.
То, как овальная орбита описывает эксцентриситет орбиты, может многое рассказать астрономам о том, как выглядели две звезды до того, как они стали двойными нейтронными звездами.
Ученые надеются, что к 2030-м годам обнаруженные космическим аппаратом LISA нейтронные звезды, помогут пролить свет на их эволюцию.