Olhando para dentro de uma estrela de neutrões – novo modelo vai melhorar as informações recolhidas das ondas gravitacionais

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/FÍSICA

Uma fusão entre duas estrelas de neutrões.
Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA/Laboratório CI

As oscilações nas estrelas de neutrões binárias, antes de se fundirem, podem ter grandes implicações para as informações que os cientistas recolhem a partir da detecção de ondas gravitacionais.

Investigadores da Universidade de Birmingham demonstraram a forma como estas vibrações únicas, provocadas pelas interacções entre os campos de maré das duas estrelas à medida que se aproximam, afectam as observações das ondas gravitacionais. O estudo foi publicado na revista Physical Review Letters.

A tomada em consideração destes movimentos poderá fazer uma enorme diferença na nossa compreensão dos dados obtidos pelos instrumentos Advanced LIGO e Virgo, construídos para detectar ondas gravitacionais – ondulações no espaço-tempo – produzidas pela fusão de buracos negros e estrelas de neutrões.

Os investigadores pretendem ter um novo modelo pronto para a próxima campanha de observação do Advanced Ligo e modelos ainda mais avançados para a próxima geração de instrumentos do Advanced Ligo, chamada A+, que deverão começar a sua primeira campanha de observação em 2025.

Desde que as primeiras ondas gravitacionais foram detectadas pela Colaboração Científica LIGO e pela Colaboração Virgo em 2016, os cientistas têm-se concentrado em fazer avançar a sua compreensão das colisões massivas que produzem estes sinais, incluindo a física de uma estrela de neutrões a densidades supra nucleares.

O Dr. Geraint Pratten, do Instituto de Astronomia de Ondas Gravitacionais da Universidade de Birmingham, é o autor principal do artigo. Ele disse: “Os cientistas conseguem agora obter muitas informações cruciais sobre as estrelas de neutrões a partir das últimas detecções de ondas gravitacionais.

Detalhes como a relação entre a massa da estrela e o seu raio, por exemplo, fornecem uma visão crucial da física fundamental por detrás das estrelas de neutrões. Se negligenciarmos estes efeitos adicionais, a nossa compreensão da estrutura das estrelas de neutrões como um todo pode tornar-se profundamente enviesada”.

A Dra. Patricia Schmidt, co-autor do artigo e professora associada no mesmo instituto, acrescentou: “Estes aperfeiçoamentos são realmente importantes. Dentro de estrelas de neutrões individuais podemos começar a compreender o que se passa no interior do núcleo da estrela, onde a matéria existe a temperaturas e densidades que não podemos replicar em experiências laboratoriais.

A este ponto, podemos começar a ver átomos a interagir uns com os outros de formas que ainda não vimos – o que pode exigir novas leis da física”.

Os aperfeiçoamentos concebidos pela equipa representam a última contribuição da Universidade de Birmingham para o programa Advanced LIGO. Os investigadores têm estado profundamente envolvidos na concepção e desenvolvimento dos detectores desde as primeiras fases do programa.

Olhando para o futuro, a estudante de doutoramento Natalie Williams já está a progredir no trabalho de cálculos para refinar e calibrar ainda mais os novos modelos.

Astronomia On-line
23 de Agosto de 2022