_ Cercetătorii permit detectarea undelor gravitaționale remarcabile semnal

Cercetătorii de la Institutul de Cosmologie și Gravitație (ICG) al Universității din Portsmouth au ajutat la detectarea unui semnal gravitațional remarcabil, care ar putea deține cheia pentru rezolvarea unui mister cosmic.

Descoperirea provine din cel mai recent set de rezultate anunțate de colaborarea LIGO-Virgo-KAGRA, care cuprinde peste 1.600 de oameni de știință din întreaga lume, inclusiv membri ai ICG, care încearcă să detecteze undele gravitaționale și să le folosească pentru explorarea fundamentelor. științei.

În mai 2023, la scurt timp după începerea celei de-a patra curse de observare LIGO-Virgo-KAGRA, detectorul LIGO Livingston din Louisiana, S.U.A., a observat un semnal de undă gravitațională de la coliziunea a ceea ce este cel mai probabil o stea neutronică cu un obiect compact care are de 2,5 până la 4,5 ori masa soarelui nostru.

Stelele neutronice și găurile negre sunt ambele obiecte compacte, rămășițele dense ale exploziilor stelare masive. Ceea ce face ca acest semnal, numit GW230529, să fie intrigant este masa obiectului mai greu. Se încadrează într-un posibil decalaj de masă între cele mai grele stele neutronice cunoscute și cele mai ușoare găuri negre. Numai semnalul undelor gravitaționale nu poate dezvălui natura acestui obiect. Detectările viitoare ale evenimentelor similare, în special cele însoțite de explozii de radiații electromagnetice, ar putea ajuta la rezolvarea acestui lucru.

„Această detectare, primul dintre rezultatele noastre interesante de la a patra cursă de observare LIGO-Virgo-KAGRA, dezvăluie că ar putea exista o rată mai mare de coliziuni similare între stelele neutronice și găurile negre cu masă mică decât am crezut anterior”, spune dr. Jess McIver, profesor asistent la Universitatea din Columbia Britanică și purtător de cuvânt adjunct al Colaborării științifice LIGO.

Deoarece acest eveniment a fost văzut de un singur detector de unde gravitaționale, aprecierea dacă este real sau nu devine mai dificilă.

Dr. Gareth Cabourn Davies, inginer de software de cercetare în cadrul ICG, a dezvoltat instrumentele folosite pentru a căuta evenimente într-un singur detector. El a spus: „Coroborarea evenimentelor prin observarea lor în detectoare multiple este unul dintre cele mai puternice instrumente ale noastre în separarea semnalelor de zgomot. Utilizând modele adecvate ale zgomotului de fundal, putem judeca un eveniment chiar și atunci când nu avem un alt detector de suport. până la ceea ce am văzut.”

Înainte de detectarea undelor gravitaționale în 2015, masele de găuri negre cu masă stelară au fost găsite în principal folosind observații cu raze X, în timp ce masele de stele neutrone au fost găsite folosind observații radio. . Măsurătorile rezultate au căzut în două intervale distincte, cu un decalaj între ele de aproximativ două până la cinci ori masa soarelui nostru. De-a lungul anilor, un număr mic de măsurători au încălcat decalajul de masă, care rămâne foarte dezbătut în rândul astrofizicienilor.

Analiza semnalului GW230529 arată că acesta provine din fuziunea a două obiecte compacte, unul cu o masă între 1,2 și 2,0 ori mai mare decât cea a soarelui nostru, iar cealaltă puțin mai mult de două ori mai masivă.

În timp ce semnalul undelor gravitaționale nu oferă suficiente informații pentru a determina cu certitudine dacă aceste obiecte compacte sunt stele neutronice sau găuri negre, pare probabil ca obiectul mai ușor să fie o stea neutronică, iar obiectul mai greu o gaură neagră. Oamenii de știință din colaborarea LIGO-Virgo-KAGRA sunt încrezători că obiectul mai greu se află în intervalul de masă.

Observațiile undelor gravitaționale au furnizat acum aproape 200 de măsurători ale maselor obiectelor compacte. Dintre acestea, doar o altă fuziune ar fi implicat un obiect compact cu decalaj de masă - semnalul GW190814 a venit de la fuziunea unei găuri negre cu un obiect compact care depășește masa celor mai grele stele neutronice cunoscute și, posibil, în decalajul de masă.

„În timp ce dovezile anterioare ale obiectelor cu decalaj de masă au fost raportate atât în ​​unde gravitaționale, cât și în unde electromagnetice, acest sistem este deosebit de interesant, deoarece este prima detectare a undelor gravitaționale a unui obiect cu decalaj de masă asociat cu o stea neutronică. ”, spune dr. Sylvia Biscoveanu de la Universitatea Northwestern. „Observarea acestui sistem are implicații importante atât pentru teoriile evoluției binare, cât și pentru omologii electromagnetici ai fuziunilor de obiecte compacte.”

Cea de-a patra perioadă de observare este planificată să dureze 20 de luni, inclusiv câteva luni de pauză până la efectuați întreținerea detectorilor și efectuați o serie de îmbunătățiri necesare. Până la 16 ianuarie 2024, când a început pauza actuală, au fost identificați un total de 81 de candidați semnificativi de semnal. GW230529 este primul dintre acestea care va fi publicat după o investigație amănunțită.

A patra perioadă de observare va relua pe 10 aprilie 2024, cu detectoarele LIGO Hanford, LIGO Livingston și Virgo funcționând împreună. Excursia va continua până în februarie 2025, fără alte pauze planificate în observare.

În timp ce cursa de observare continuă, cercetătorii LIGO-Virgo-KAGRA analizează datele din prima jumătate a cursei și verifică restul de 80 candidați semnal semnificativ care au fost deja identificați. Până la sfârșitul celei de-a patra perioade de observare, în februarie 2025, numărul total de semnale de unde gravitaționale observate ar trebui să depășească 200.

Un document de lucru care descrie rezultatele a fost publicat împreună cu un rezumat.

(Fluierul)