Visualizzazione dell'emissione di onde gravitazionali da una coppia di oggetti compatti orbitanti. Il prossimo osservatorio spaziale di onde gravitazionali LISA sarà in grado di osservare centinaia di tali sistemi stellari binari nella galassia della Via Lattea, inclusi circa 50 binari trovati negli ammassi globulari, riporta un nuovo studio della Northwestern University. Queste fonti binarie conterrebbero tutte le combinazioni di buchi neri, componenti della stella di neutroni e della nana bianca. Credito:NASA
La storica prima rilevazione di onde gravitazionali da buchi neri in collisione molto al di fuori della nostra galassia ha aperto una nuova finestra sulla comprensione dell'universo. Una serie di rilevamenti - altri quattro buchi neri binari e un paio di stelle di neutroni - seguì presto il 14 settembre, 2015, osservazione.
Ora, si sta costruendo un altro rilevatore per aprire ulteriormente questa finestra. Questo osservatorio di nuova generazione, chiamato LISA, dovrebbe essere nello spazio nel 2034, e sarà sensibile alle onde gravitazionali di frequenza inferiore a quelle rilevate dall'Osservatorio sulle onde gravitazionali dell'interferometro laser terrestre (LIGO).
Un nuovo studio della Northwestern University prevede che decine di binari (coppie di oggetti compatti orbitanti) negli ammassi globulari della Via Lattea saranno rilevabili da LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Queste sorgenti binarie conterrebbero tutte le combinazioni di buchi neri, componenti della stella di neutroni e della nana bianca. I binari formati da questi ammassi densi di stelle avranno molte caratteristiche diverse da quei binari che si sono formati in isolamento, lontano da altre stelle.
Lo studio è il primo ad utilizzare modelli realistici di ammassi globulari per fare previsioni dettagliate delle sorgenti LISA. "LISA Sources in Milky-Way Globular Clusters" è stato pubblicato oggi, 11 maggio dal giornale Lettere di revisione fisica .
"LISA è sensibile ai sistemi della Via Lattea e amplierà l'ampiezza dello spettro delle onde gravitazionali, permettendoci di esplorare diversi tipi di oggetti che non sono osservabili con LIGO, "ha detto Kyle Kremer, il primo autore dell'articolo, un dottorato di ricerca studente di fisica e astronomia presso il Weinberg College of Arts and Sciences della Northwestern e membro di una collaborazione di ricerca in astrofisica computazionale con sede presso il Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (CIERA) della Northwestern.
La Via Lattea contiene circa 150 ammassi globulari osservati, come M30, mostrato qui, come ripreso dal telescopio spaziale Hubble. Gli ammassi globulari sono ambienti densi contenenti milioni di stelle strettamente impacchettate insieme. Questi ammassi sono efficienti fabbriche di sorgenti di onde gravitazionali che possono essere osservate da rivelatori come LIGO e il prossimo osservatorio spaziale, LISA. Un nuovo studio della Northwestern University prevede che circa 50 binari nei cluster saranno rilevabili da LISA. Queste sorgenti binarie conterrebbero tutte le combinazioni di buchi neri, componenti della stella di neutroni e della nana bianca. Credito:ESA/Hubble
Nella Via Lattea, Finora sono stati osservati 150 ammassi globulari. Il team di ricerca della Northwestern prevede che un cluster su tre produrrà una fonte LISA. Lo studio prevede anche che circa otto sistemi binari di buchi neri saranno rilevabili da LISA nella nostra vicina galassia di Andromeda e altri 80 nella vicina Vergine.
Prima della prima rilevazione di onde gravitazionali da parte di LIGO, mentre i rivelatori gemelli venivano costruiti negli Stati Uniti, astrofisici di tutto il mondo hanno lavorato per decenni su previsioni teoriche di quali fenomeni astrofisici avrebbe osservato LIGO. Questo è ciò che stanno facendo gli astrofisici teorici del Nordovest in questo nuovo studio, ma questa volta per LISA, che è in costruzione dall'Agenzia Spaziale Europea con il contributo della NASA.
"Facciamo le nostre simulazioni e analisi al computer mentre i nostri colleghi piegano il metallo e costruiscono astronavi, così che quando LISA finalmente volerà, siamo tutti pronti allo stesso tempo, " ha detto Shane L. Larson, direttore associato del CIERA e autore dello studio. "Questo studio ci sta aiutando a capire quale scienza sarà contenuta nei dati LISA".
Un ammasso globulare è una struttura sferica composta da centinaia di migliaia a milioni di stelle, legati gravitazionalmente tra loro. Gli ammassi sono alcune delle più antiche popolazioni di stelle della galassia e sono efficienti fabbriche di oggetti binari compatti.
Il team di ricerca della Northwestern ha avuto numerosi vantaggi nel condurre questo studio. Negli ultimi due decenni, Frederic A. Rasio e il suo gruppo hanno sviluppato un potente strumento di calcolo, uno dei migliori al mondo, per modellare realisticamente gli ammassi globulari. Rasio, il professore Joseph Cummings nel dipartimento di fisica e astronomia della Northwestern, è l'autore senior dello studio.
I ricercatori hanno utilizzato più di cento modelli di ammassi globulari completamente evoluti con proprietà simili a quelle degli ammassi globulari osservati nella Via Lattea. I modelli, che sono stati tutti creati al CIERA, sono stati eseguiti su Quest, Il cluster di supercomputer della Northwestern. Questa potente risorsa può evolvere in pochi giorni per tutti i 12 miliardi di anni di vita di un ammasso globulare.
