Illustrazione artistica di una "stella di neutroni isolata", una senza residui di supernova associati, compagni binari o pulsazioni radio. Credito:Casey Reed - Penn State University
Un team di astrofisici guidati dal Ph.D. lo studente Mike Lau, dall'ARC Center of Excellence in Gravitational Wave Discovery (OzGrav), ha recentemente previsto che le onde gravitazionali delle stelle di neutroni doppi potrebbero essere rilevate dal futuro satellite spaziale LISA. I risultati sono stati presentati al 14° workshop scientifico annuale dell'Australian National Institute for Theoretical Astrophysics (ANITA) 2020. Queste misurazioni possono aiutare a decifrare la vita e la morte delle stelle.
Lau, primo autore del saggio, paragona la sua squadra agli astro-paleontologi:"Come imparare a conoscere un dinosauro dal suo fossile, ricostruiamo la vita di una stella binaria dai loro fossili di stelle di neutroni doppi".
Una stella di neutroni è il "cadavere" rimanente di una stella enorme dopo l'esplosione di una supernova che si verifica alla fine della sua vita. Una doppia stella di neutroni, un sistema di due stelle di neutroni che orbitano l'una intorno all'altra, produce disturbi periodici nello spazio-tempo circostante, proprio come le increspature che si diffondono sulla superficie di uno stagno. Queste "increspature" sono chiamate onde gravitazionali, e hanno fatto notizia quando la collaborazione LIGO/Virgo le ha rilevate per la prima volta nel 2015. Queste onde gravitazionali si sono formate quando una coppia di buchi neri si è avvicinata troppo e si è fusa a spirale.
Però, gli scienziati non hanno ancora trovato un modo per misurare le onde gravitazionali emesse quando due stelle di neutroni o buchi neri sono ancora distanti nella loro orbita. Queste onde più deboli contengono preziose informazioni sulla vita delle stelle e potrebbero rivelare l'esistenza di popolazioni di oggetti completamente nuove nella nostra Galassia.
Concezione artistica del veicolo spaziale LISA. Credito:NASA
Il recente studio mostra che la Laser Interferometer Space Antenna (LISA) potrebbe potenzialmente rilevare queste onde gravitazionali da stelle di neutroni doppi. LISA è un rivelatore di onde gravitazionali spaziale il cui lancio è previsto per il 2034, nell'ambito di una missione guidata dall'Agenzia spaziale europea. È composto da tre satelliti collegati da raggi laser, formando un triangolo che orbiterà intorno al Sole. Il passaggio delle onde gravitazionali allungherà e stringerà i bracci laser di 40 milioni di chilometri di questo triangolo. Il rivelatore altamente sensibile rileverà le onde che oscillano lentamente, attualmente non rilevabili da LIGO e Virgo.
Utilizzando simulazioni al computer per modellare una popolazione di stelle di neutroni doppi, il team prevede che in quattro anni di attività, LISA avrà misurato le onde gravitazionali emesse da dozzine di stelle di neutroni doppi mentre orbitano l'una intorno all'altra. I loro risultati sono stati pubblicati nel Avvisi mensili della Royal Astronomical Society .
Un'esplosione di supernova colpisce la stella di neutroni che forma e rende l'orbita circolare iniziale di forma ovale. Generalmente, L'emissione di onde gravitazionali completa l'orbita, come nel caso delle stelle di neutroni doppi rilevate da LIGO e Virgo. Ma LISA sarà in grado di rilevare le stelle di neutroni doppi quando sono ancora distanti, quindi potrebbe essere possibile intravedere l'orbita ovale.
Quanto è ovale l'orbita, descritto come l'eccentricità dell'orbita, può dire molto agli astronomi su come apparivano le due stelle prima che diventassero stelle di neutroni doppi. Per esempio, la loro separazione e la forza con cui sono stati "calciati" dalla supernova.
La comprensione delle stelle binarie, stelle che nascono in coppia, è afflitta da molte incertezze. Gli scienziati sperano che entro il 2030, Il rilevamento da parte di LISA di stelle a doppio neutrone farà luce sulle loro vite segrete.
