Visualización de la emisión de ondas gravitacionales de un par de objetos compactos en órbita. El próximo observatorio espacial de ondas gravitacionales LISA podrá observar cientos de estos sistemas estelares binarios en la Vía Láctea. incluyendo aproximadamente 50 binarios encontrados en cúmulos globulares, informa un nuevo estudio de la Universidad Northwestern. Estas fuentes binarias contendrían todas las combinaciones de agujero negro, componentes de estrella de neutrones y enana blanca. Crédito:NASA
La primera detección histórica de ondas gravitacionales de agujeros negros colisionando lejos de nuestra galaxia abrió una nueva ventana para comprender el universo. Una serie de detecciones (cuatro agujeros negros binarios más y un par de estrellas de neutrones) pronto siguió al 14 de septiembre de 2015, observación.
Ahora, se está construyendo otro detector para abrir más esta ventana. Este observatorio de próxima generación, llamado LISA, se espera que esté en el espacio en 2034, y será sensible a las ondas gravitacionales de una frecuencia más baja que las detectadas por el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser con destino a la Tierra (LIGO).
Un nuevo estudio de la Universidad Northwestern predice que docenas de binarios (pares de objetos compactos en órbita) en los cúmulos globulares de la Vía Láctea serán detectables por LISA (Antena espacial de interferómetro láser). Estas fuentes binarias contendrían todas las combinaciones de agujero negro, componentes de estrella de neutrones y enana blanca. Los binarios formados a partir de estos cúmulos densos en estrellas tendrán muchas características diferentes de los binarios que se formaron de forma aislada, lejos de otras estrellas.
El estudio es el primero en utilizar modelos de cúmulos globulares realistas para realizar predicciones detalladas de fuentes LISA. "Fuentes LISA en cúmulos globulares de la Vía Láctea" se publicó hoy, 11 de mayo, por la revista Cartas de revisión física .
"LISA es sensible a los sistemas de la Vía Láctea y ampliará la amplitud del espectro de ondas gravitacionales, permitiéndonos explorar diferentes tipos de objetos que no son observables con LIGO, "dijo Kyle Kremer, el primer autor del artículo, un doctorado estudiante de física y astronomía en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern y miembro de una colaboración de investigación de astrofísica computacional con sede en el Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica (CIERA) de Northwestern.
La Vía Láctea contiene aproximadamente 150 cúmulos globulares observados, como M30, mostrado aquí, según la imagen del telescopio espacial Hubble. Los cúmulos globulares son entornos densos que contienen millones de estrellas muy juntas. Estos grupos son fábricas eficientes de fuentes de ondas gravitacionales que pueden ser observadas por detectores como LIGO y el próximo observatorio espacial. LISA. Un nuevo estudio de la Universidad Northwestern predice que LISA detectará aproximadamente 50 binarios en los grupos. Estas fuentes binarias contendrían todas las combinaciones de agujero negro, componentes de estrella de neutrones y enana blanca. Crédito:ESA / Hubble
En la Vía Láctea Hasta ahora se han observado 150 cúmulos globulares. El equipo de investigación de Northwestern predice que uno de cada tres grupos producirá una fuente LISA. El estudio también predice que aproximadamente ocho binarios de agujeros negros serán detectables por LISA en nuestra galaxia vecina de Andrómeda y otras 80 en la cercana Virgo.
Antes de la primera detección de ondas gravitacionales por LIGO, mientras los detectores gemelos se estaban construyendo en los Estados Unidos, Los astrofísicos de todo el mundo trabajaron durante décadas en predicciones teóricas de los fenómenos astrofísicos que observaría LIGO. Eso es lo que los astrofísicos teóricos del noroeste están haciendo en este nuevo estudio, pero esta vez para LISA, que está siendo construido por la Agencia Espacial Europea con contribuciones de la NASA.
"Hacemos nuestras simulaciones y análisis por computadora al mismo tiempo que nuestros colegas doblan metal y construyen naves espaciales, para que cuando LISA finalmente vuele, estamos todos listos al mismo tiempo, "dijo Shane L. Larson, director asociado de CIERA y autor del estudio. "Este estudio nos está ayudando a comprender qué ciencia se incluirá en los datos de LISA".
Un cúmulo globular es una estructura esférica de cientos de miles a millones de estrellas, unidos gravitacionalmente. Los cúmulos son algunas de las poblaciones de estrellas más antiguas de la galaxia y son fábricas eficientes de binarios de objetos compactos.
El equipo de investigación de Northwestern tuvo numerosas ventajas al realizar este estudio. Durante las últimas dos décadas, Frederic A. Rasio y su grupo han desarrollado una poderosa herramienta computacional, una de las mejores del mundo, para modelar de manera realista los cúmulos globulares. Rasio, el profesor Joseph Cummings en el departamento de física y astronomía de Northwestern, es el autor principal del estudio.
Los investigadores utilizaron más de cien modelos de cúmulos globulares completamente evolucionados con propiedades similares a las de los cúmulos globulares observados en la Vía Láctea. Los modelos, que fueron todos creados en CIERA, se ejecutaron en Quest, Cúmulo de supercomputadoras de Northwestern. Este poderoso recurso puede hacer evolucionar los 12 mil millones de años de vida de un cúmulo globular en cuestión de días.
