Konstnärs illustration av en "isolerad neutronstjärna" - en utan tillhörande supernovarester, binära följeslagare eller radiopulseringar. Kredit:Casey Reed - Penn State University
Ett team av astrofysiker ledda av Ph.D. student Mike Lau, från ARC Center of Excellence in Gravitational Wave Discovery (OzGrav), förutspådde nyligen att gravitationsvågor av dubbla neutronstjärnor kan detekteras av den framtida rymdsatelliten LISA. Resultaten presenterades vid den 14:e årliga Australian National Institute for Theoretical Astrophysics (ANITA) vetenskapsworkshop 2020. Dessa mätningar kan hjälpa till att tyda stjärnors liv och död.
Lau, tidningens första författare, jämför sitt team med astro-paleontologer:"Som att lära sig om en dinosaurie från dess fossil, vi plockar ihop livet för en dubbelstjärna från deras fossiler av dubbla neutronstjärnor."
En neutronstjärna är det kvarvarande "liket" av en enorm stjärna efter supernovaexplosionen som inträffar i slutet av dess liv. En dubbel neutronstjärna, ett system av två neutronstjärnor som kretsar runt varandra, producerar periodiska störningar i den omgivande rumtiden, ungefär som krusningar som sprider sig på en dammyta. Dessa "krusningar" kallas gravitationsvågor, och skapade rubriker när LIGO/Virgo Collaboration upptäckte dem för första gången 2015. Dessa gravitationsvågor bildades när ett par svarta hål spiralerade för nära varandra och slogs samman.
Dock, forskare har fortfarande inte hittat något sätt att mäta gravitationsvågorna som avges när två neutronstjärnor eller svarta hål fortfarande är långt ifrån varandra i sin omloppsbana. Dessa svagare vågor innehåller värdefull information om stjärnors liv och kan avslöja existensen av helt nya objektpopulationer i vår galax.
Konstnärens uppfattning om LISA-rymdskepp. Kredit:NASA
Den senaste studien visar att Laser Interferometer Space Antenna (LISA) potentiellt skulle kunna upptäcka dessa gravitationsvågor från dubbla neutronstjärnor. LISA är en rymdburen gravitationsvågsdetektor som är planerad att lanseras 2034, som en del av ett uppdrag som leds av European Space Agency. Den är gjord av tre satelliter sammanlänkade med laserstrålar, bildar en triangel som kommer att kretsa runt solen. Passerande gravitationsvågor kommer att sträcka ut och klämma de 40 miljoner kilometer långa laserarmarna i denna triangel. Den mycket känsliga detektorn kommer att fånga upp de långsamt oscillerande vågorna - dessa är för närvarande oupptäckbara av LIGO och Jungfrun.
Använda datorsimuleringar för att modellera en population av dubbla neutronstjärnor, teamet förutspår att under fyra års verksamhet, LISA kommer att ha mätt gravitationsvågorna som sänds ut av dussintals dubbla neutronstjärnor när de kretsar runt varandra. Deras resultat publicerades i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society .
En supernovaexplosion sparkar neutronstjärnan den bildar och gör den initiala cirkulära banan oval. Vanligtvis, gravitationsvågemission avrundar omloppsbanan – det är fallet för dubbla neutronstjärnor som detekterats av LIGO och Jungfrun. Men LISA kommer att kunna upptäcka dubbla neutronstjärnor när de fortfarande är långt ifrån varandra, så det kan vara möjligt att få en glimt av den ovala omloppsbanan.
Hur oval banan är, beskrivs som omloppsbanans excentricitet, kan berätta mycket för astronomerna om hur de två stjärnorna såg ut innan de blev dubbla neutronstjärnor. Till exempel, deras separation och hur starkt de "sparkades" av supernovan.
Förståelsen av dubbelstjärnor – stjärnor som föds som ett par – plågas av många osäkerheter. Forskare hoppas att fram till 2030-talet, LISA:s upptäckt av dubbla neutronstjärnor kommer att kasta lite ljus över deras hemliga liv.
