Połączenie się gwiazd neutronowych zbadane dzięki falom grawitacyjnym

W badaniu opublikowanym w The Astrophysical Journal Letters naukowcy zbadali połączenie się gwiazd neutronowych przy użyciu THC_M1 – kodu komputerowego, który symuluje fuzję tych kosmicznych bytów oraz wyjaśnia krzywiznę czasoprzestrzeni spowodowaną silnym polem grawitacyjnym gwiazd i procesami neutronowymi w gęstej materii.

Połączenie się gwiazd neutronowych

.Naukowcy przetestowali wpływ termiczny na syntezę jądrową, zmieniając pojemność cieplną właściwą w równaniu stanu, które mierzy ilość energii potrzebnej do podniesienia temperatury materiału gwiazdy neutronowej o jeden stopień. Aby zapewnić wiarygodność wyników, badacze przeprowadzili symulacje w dwóch rozdzielczościach. Powtórzyli badania z wyższą rozdzielczością, stosując bardziej przybliżoną obróbkę z neutrinami.

Gdy dwie gwiazdy neutronowe krążą wokół siebie, emitują zmarszczki w czasoprzestrzeni zwane falami grawitacyjnymi. Zmarszczki te wysysają energię ze swojej orbity, aż w końcu kosmiczne olbrzymy zderzą się i połączą w jeden obiekt. Naukowcy wykorzystali symulacje superkomputerowe do zbadania, w jaki sposób zachowanie różnych modeli materii jądrowej wpływa na fale grawitacyjne uwalniane w wyniku tych fuzji. Odkryli silną korelację między temperaturą pozostałości a częstotliwością fal grawitacyjnych. Detektory nowej generacji będą w stanie odróżnić te modele od siebie.

Fale grawitacyjne

.Naukowcy wykorzystują gwiazdy neutronowe jako laboratoria do badania materii jądrowej w warunkach niemożliwych do sprawdzenia na Ziemi. Wykorzystują aktualne detek.tory fal grawitacyjnych do obserwacji łączenia się gwiazd neutronowych i poznania, jak zachowuje się zimna, ultragęsta materia. Jednakże detektory te nie są w stanie zmierzyć sygnału po połączeniu się gwiazd. A zawiera on informację o gorącym materiale jądrowym.

Przyszłe detektory będą bardziej czułe na te sygnały. Ponieważ będą one także w stanie odróżnić od siebie różne modele, wyniki tego badania sugerują, że nadchodzące przyszłe rozwiązania technologiczne pomogą naukowcom stworzyć lepsze modele gorącej materii jądrowej. Połączenie się gwiazd neutronowych będzie można w pełni zbadać wraz z rozwojem techniki.

W pracach wykorzystano zasoby obliczeniowe dostępne za pośrednictwem Narodowego Centrum Badań nad Energią, Centrum Superkomputerowego w Pittsburghu oraz Instytutu Informatyki i Nauki o Danych na Uniwersytecie Stanowym Pensylwanii.

Teleskop Webba

Zastępca dyrektora ds. rozwoju technologii i profesor w Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk, Piotr ORLEAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Udało się ustawić wszystkie 18 luster Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Stanowią one razem zwierciadło o rozpiętości 6,5 metra. Każde z luster musi być oddzielnie wyjustowane, by móc dobrze zobrazować dane, które pozyskuje. W lipcu 2022 roku zobaczyliśmy pierwsze zachwycające zdjęcia różnego rodzaju obiektów kosmicznych. NASA opublikowało specjalną animację, na której można porównać zdjęcia tych samych obiektów pozyskane za pomocą teleskopu Hubble’a i Webba. Dopiero gdy się porównuje zdjęcia, widać, jaka jest różnica między tymi teleskopami”.

„Teleskopy Hubble’a i Webba różnią się dwoma rzeczami. Nowszy z nich jest większy, w związku z tym jest w stanie obserwować mniejsze obiekty, głównie te, które znajdują się dalej od nas. Widziane przez nas w ten sposób kosmiczne zdarzenia zachodziły w przeszłości – światło potrzebowało milionów lat, by do nas dotrzeć i byśmy mogli te zdarzenia teraz zaobserwować. Można powiedzieć, że widzimy to, co działo się np. 13,5 miliarda lat temu. W przypadku teleskopu Hubble’a było to 12 miliardów lat. Ale nawet obiekty wcześniej zaobserwowane przez teleskop Hubble’a widzimy dziś dzięki teleskopowi Webba znacznie bardziej szczegółowo. Tym, co różni te teleskopy, jest również to, że instrumenty teleskopu Hubble’a pracują w zakresie widzialnym, natomiast Webba w podczerwieni. To jest zupełnie inne spektrum fali elektromagnetycznej. Również dzięki temu można więcej zobaczyć. Jednak tym, co znacznie różni te twa teleskopy, jest ich wielkość – starszy ma dwa metry średnicy, nowszy ponad sześć” – pisze prof. Piotr ORLEAŃSKI w tekście „Kosmos coraz bliżej, także z Polakami„.

Oprac. EG