Ilustración artística de una 'estrella de neutrones aislada', una sin restos de supernova asociados, compañeros binarios o pulsaciones de radio. Crédito:Casey Reed - Penn State University
Un equipo de astrofísicos dirigido por Ph.D. estudiante Mike Lau, del Centro ARC de Excelencia en Descubrimiento de Ondas Gravitacionales (OzGrav), Recientemente predijo que las ondas gravitacionales de las estrellas de neutrones dobles podrían ser detectadas por el futuro satélite espacial LISA. Los resultados se presentaron en el 14º taller científico anual del Instituto Nacional Australiano de Astrofísica Teórica (ANITA) 2020. Estas mediciones pueden ayudar a descifrar la vida y la muerte de las estrellas.
Lau, primer autor del artículo, compara a su equipo con los astropaleontólogos:"Como aprender sobre un dinosaurio a partir de su fósil, reconstruimos la vida de una estrella binaria a partir de sus fósiles de estrellas de neutrones dobles ".
Una estrella de neutrones es el 'cadáver' restante de una estrella enorme después de la explosión de supernova que ocurre al final de su vida. Una estrella doble de neutrones, un sistema de dos estrellas de neutrones orbitando entre sí, produce perturbaciones periódicas en el espacio-tiempo circundante, al igual que las ondas que se extienden sobre la superficie de un estanque. Estas 'ondas' se llaman ondas gravitacionales, y llegó a los titulares cuando la Colaboración LIGO / Virgo los detectó por primera vez en 2015. Estas ondas gravitacionales se formaron cuando un par de agujeros negros se juntaron demasiado y se fusionaron.
Sin embargo, los científicos aún no han encontrado una manera de medir las ondas gravitacionales emitidas cuando dos estrellas de neutrones o agujeros negros todavía están muy separados en su órbita. Estas ondas más débiles contienen información valiosa sobre la vida de las estrellas y podrían revelar la existencia de poblaciones de objetos completamente nuevas en nuestra galaxia.
Concepción artística de la nave espacial LISA. Crédito:NASA
El estudio reciente muestra que la Antena Espacial de Interferómetro Láser (LISA) podría detectar potencialmente estas ondas gravitacionales de estrellas de neutrones dobles. LISA es un detector de ondas gravitacionales transportado por el espacio que está programado para su lanzamiento en 2034, como parte de una misión liderada por la Agencia Espacial Europea. Está formado por tres satélites conectados por rayos láser, formando un triángulo que orbitará al Sol. Al pasar ondas gravitacionales se estirarán y apretarán los brazos láser de 40 millones de kilómetros de este triángulo. El detector de alta sensibilidad captará las ondas de oscilación lenta, que actualmente son indetectables por LIGO y Virgo.
Usando simulaciones por computadora para modelar una población de estrellas de neutrones dobles, el equipo predice que en cuatro años de funcionamiento, LISA habrá medido las ondas gravitacionales emitidas por docenas de estrellas de neutrones dobles mientras orbitan entre sí. Sus resultados fueron publicados en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society .
Una explosión de supernova patea la estrella de neutrones que forma y hace que la órbita circular inicial tenga forma ovalada. Generalmente, La emisión de ondas gravitacionales redondea la órbita, ese es el caso de las estrellas de neutrones dobles detectadas por LIGO y Virgo. Pero LISA podrá detectar estrellas de neutrones dobles cuando aún estén muy separadas, por lo que es posible vislumbrar la órbita ovalada.
Qué ovalada es la órbita, descrito como la excentricidad de la órbita, puede decirles mucho a los astrónomos sobre cómo eran las dos estrellas antes de que se convirtieran en estrellas de neutrones dobles. Por ejemplo, su separación y la fuerza con la que fueron "pateados" por la supernova.
La comprensión de las estrellas binarias, estrellas que nacen como un par, está plagada de muchas incertidumbres. Los científicos esperan que para la década de 2030, La detección de LISA de estrellas de neutrones dobles arrojará algo de luz sobre sus vidas secretas.
