De oscillaties in binaire neutronensterren voordat ze samensmelten, kunnen grote implicaties hebben voor de inzichten die wetenschappers kunnen verkrijgen uit detectie van zwaartekrachtgolven.

Onderzoekers van de Universiteit van Birmingham hebben aangetoond hoe deze unieke trillingen, veroorzaakt door de interacties tussen de getijdenvelden van de twee sterren als ze dicht bij elkaar komen, de waarnemingen van zwaartekrachtgolven beïnvloeden. De studie is gepubliceerd in Physical Review Letters .

Rekening houden met deze bewegingen zou een enorm verschil kunnen maken voor ons begrip van de gegevens die zijn verzameld door de geavanceerde LIGO- en Virgo-instrumenten, die zijn opgezet om zwaartekrachtsgolven te detecteren - rimpelingen in tijd en ruimte - die worden geproduceerd door het samensmelten van zwarte gaten en neutronensterren.

De onderzoekers streven ernaar een nieuw model klaar te hebben voor de volgende waarnemingsrun van Advanced LIGO en nog geavanceerdere modellen voor de volgende generatie Advanced LIGO-instrumenten, A+ genaamd, die in 2025 met hun eerste waarnemingsrun zullen beginnen.

Sinds de eerste zwaartekrachtsgolven werden gedetecteerd door de LIGO Scientific Collaboration en Virgo Collaboration in 2016, hebben wetenschappers zich gericht op het verbeteren van hun begrip van de enorme botsingen die deze signalen produceren, inclusief de fysica van een neutronenster met supra-nucleaire dichtheden.

Dr. Geraint Pratten, van het Institute for Gravitational Wave Astronomy aan de Universiteit van Birmingham, is hoofdauteur van het artikel. Hij zei:"Wetenschappers zijn nu in staat om veel cruciale informatie over neutronensterren te krijgen van de nieuwste detecties van zwaartekrachtgolven. Details zoals de relatie tussen de massa van de ster en zijn straal geven cruciaal inzicht in de fundamentele fysica achter neutronensterren. Als we deze extra effecten verwaarlozen, kan ons begrip van de structuur van de neutronenster als geheel sterk vertekend raken."

Dr. Patricia Schmidt, co-auteur van het artikel en universitair hoofddocent aan het Institute for Gravitational Wave Astronomy, voegde toe:"Deze verfijningen zijn echt belangrijk. Binnen enkele neutronensterren kunnen we beginnen te begrijpen wat er diep in de kern van de ster gebeurt, waar materie bestaat bij temperaturen en dichtheden die we niet kunnen produceren in experimenten op de grond. Op dit punt kunnen we beginnen te zien dat atomen met elkaar interageren op manieren die we nog niet eerder hebben gezien - die mogelijk nieuwe natuurwetten vereisen."

De verfijningen die door het team zijn bedacht, vertegenwoordigen de nieuwste bijdrage van de Universiteit van Birmingham aan het Advanced LIGO-programma. Onderzoekers van het Institute for Gravitational Wave Astronomy van de universiteit zijn sinds de vroegste stadia van het programma nauw betrokken geweest bij het ontwerp en de ontwikkeling van de detectoren. Vooruitkijkend, Ph.D. student Natalie Williams werkt al aan berekeningen om de nieuwe modellen verder te verfijnen en te kalibreren. + Verder verkennen

Nieuw zwaartekrachtgolfmodel kan neutronensterren nog scherper in beeld brengen