Новая гравитационно-волновая модель показывает нейтронные звезды в лучшем виде

Исследователи гравитационных волн из Университета Бирмингема разработали новую модель, которая обещает дать новое представление о структуре и составе нейтронных звезд. Модель показывает, что внутренние колебания звезды могут быть измерены непосредственно по одному сигналу гравитационной волны. Это происходит потому, что нейтронные звезды деформируются под воздействием приливных сил, заставляя их колебаться с характерными частотами, в которых они кодируют уникальную информацию о звезде в гравитационно-волновом сигнале. Это делает астеросейсмологию - исследование звездных колебаний - с гравитационными волнами от сталкивающихся нейтронных звезд новым перспективным инструментом для исследования неуловимой природы чрезвычайно плотной ядерной материи. Нейтронные звезды - это сверхплотные остатки коллапсировавших массивных звезд. Они наблюдались тысячами в электромагнитном спектре, и все же мало что известно об их природе. Уникальная информация может быть получена путем измерения гравитационных волн, испускаемых в тот момент, когда две нейтронные звезды встречаются и образуют двойную систему. Впервые предсказанные Альбертом Эйнштейном, эти пульсации в пространстве-времени были впервые обнаружены усовершенствованным лазерным интерферометром гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) в 2015 году. Используя гравитационно-волновой сигнал для измерения колебаний нейтронных звезд, исследователи смогут открыть для себя новое понимание внутреннего состава этих звезд. Исследование опубликовано в Nature Communications. Доктор Герайн Праттен из Института гравитационных волн Бирмингемского университета является ведущим автором исследования. Он объяснил: «Поскольку две звезды вращаются вокруг друг друга, их формы искажаются гравитационной силой, создаваемой их спутником. Это становится все более выраженным и оставляет уникальный отпечаток в сигнале гравитационной волны». «Приливные силы, действующие на нейтронные звезды, возбуждают колебания внутри звезды, давая нам представление об их внутренней структуре. Измеряя эти колебания из гравитационно-волнового сигнала, мы можем извлечь информацию о фундаментальной природе и составе этих загадочных объектов, которые в противном случае могли бы быть недоступными». Разработанная группой модель позволяет впервые определять частоту этих колебаний непосредственно из измерений гравитационных волн. Исследователи использовали свою модель на первом наблюдаемом сигнале гравитационной волны от слияния двойной нейтронной звезды - GW170817. Соавтор доктор Патриция Шмидт, добавила: «Почти через три года после того, как наблюдались первые гравитационные волны от двойной нейтронной звезды, мы все еще находим новые способы извлечения дополнительной информации от сигналов полученных от них. Чем больше информации мы сможем собрать, разрабатывая все более сложные теоретические модели, тем ближе мы будем к раскрытию истинной природы нейтронных звезд». Обсерватории гравитационных волн следующего поколения, открытие которых запланировано на 2030-е годы, будут способны обнаруживать гораздо больше двойных нейтронных звезд и наблюдать их гораздо более подробно, чем это возможно в настоящее время. Модель, созданная командой из Бирмингема, внесет значительный вклад в эту науку. «Информация об этом событии была ограничена, поскольку было довольно много фонового шума, который затруднял изоляцию сигнала», - говорит доктор Праттен. «С более сложными инструментами мы можем измерить частоты этих колебаний намного точнее, и это будет давать нам действительно интересные идеи».