Een team van astrofysici onder leiding van Ph.D. student Mike Lau, van het ARC Center of Excellence in Gravitational Wave Discovery (OzGrav), heeft onlangs voorspeld dat zwaartekrachtsgolven van dubbele neutronensterren kunnen worden gedetecteerd door de toekomstige ruimtesatelliet LISA. De resultaten werden gepresenteerd tijdens de 14e jaarlijkse wetenschappelijke workshop van het Australian National Institute for Theoretical Astrophysics (ANITA). Deze metingen kunnen helpen bij het ontcijferen van het leven en de dood van sterren.

Lau, eerste auteur van het artikel, vergelijkt zijn team met astropaleontologen:"Zoals leren over een dinosaurus uit zijn fossiel, we vormen samen het leven van een dubbelster uit hun dubbele neutronensterfossielen."

Een neutronenster is het resterende 'lijk' van een enorme ster na de supernova-explosie die aan het einde van zijn leven plaatsvindt. Een dubbele neutronenster, een systeem van twee neutronensterren die om elkaar draaien, veroorzaakt periodieke verstoringen in de omringende ruimte-tijd, net als rimpelingen die zich op een vijveroppervlak verspreiden. Deze 'rimpelingen' worden zwaartekrachtsgolven genoemd, en haalden de krantenkoppen toen de LIGO/Virgo-samenwerking ze voor het eerst ontdekte in 2015. Deze zwaartekrachtsgolven vormden zich toen een paar zwarte gaten te dicht bij elkaar spiraalden en samensmolten.

Echter, wetenschappers hebben nog steeds geen manier gevonden om de zwaartekrachtsgolven te meten die worden afgegeven wanneer twee neutronensterren of zwarte gaten nog steeds ver van elkaar verwijderd zijn in hun baan. Deze zwakkere golven bevatten waardevolle informatie over het leven van sterren en zouden het bestaan ​​van geheel nieuwe objectpopulaties in onze Melkweg kunnen onthullen.

De recente studie toont aan dat de Laser Interferometer Space Antenna (LISA) deze zwaartekrachtsgolven van dubbele neutronensterren mogelijk zou kunnen detecteren. LISA is een zwaartekrachtgolfdetector in de ruimte die naar verwachting in 2034 gelanceerd zal worden. als onderdeel van een missie onder leiding van de European Space Agency. Het is gemaakt van drie satellieten verbonden door laserstralen, een driehoek vormen die om de zon zal draaien. Passerende zwaartekrachtgolven zullen de 40 miljoen kilometer lange laserarmen van deze driehoek uitrekken en samendrukken. De zeer gevoelige detector zal de langzaam oscillerende golven opvangen - deze zijn momenteel niet detecteerbaar door LIGO en Virgo.

Met behulp van computersimulaties om een ​​populatie van dubbele neutronensterren te modelleren, het team voorspelt dat in vier jaar werking, LISA zal de zwaartekrachtsgolven hebben gemeten die worden uitgezonden door tientallen dubbele neutronensterren terwijl ze om elkaar heen draaien. Hun resultaten werden gepubliceerd in de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society .

Een supernova-explosie schopt de neutronenster die hij vormt, weg en maakt de aanvankelijke cirkelvormige baan ovaalvormig. Gebruikelijk, emissie van zwaartekrachtgolven rondt de baan af - dat is het geval voor dubbele neutronensterren die zijn gedetecteerd door LIGO en Virgo. Maar LISA zal dubbele neutronensterren kunnen detecteren als ze nog ver van elkaar verwijderd zijn. dus het kan mogelijk zijn om een ​​glimp op te vangen van de ovale baan.

Hoe ovaal de baan is, beschreven als de excentriciteit van de baan, kan astronomen veel vertellen over hoe de twee sterren eruit zagen voordat ze dubbele neutronensterren werden. Bijvoorbeeld, hun scheiding en hoe sterk ze werden 'geschopt' door de supernova.

Het begrip van dubbelsterren - sterren die als een paar worden geboren - wordt geplaagd door veel onzekerheden. Wetenschappers hopen dat tegen 2030, LISA's detectie van dubbele neutronensterren zal enig licht werpen op hun geheime leven.