Τι μπορεί να μας διδάξει η φημολογούμενη συγχώνευση αστεριών νετρονίων

Αυτόν τον μήνα, πριν από το LIGO, το Παρατηρητήριο Βαρυτικών Κυμάτων συμβολόμετρου λέιζερ και το αντίστοιχο ευρωπαϊκό του Virgo, επρόκειτο να κλείσουν για ένα χρόνο για να υποστούν αναβαθμίσεις, εξέτασαν από κοινού τους ουρανούς. Ήταν ένα μικρό παράθυρο παρατήρησης—το 1ο έως το 25ο—αλλά αυτό μπορεί να ήταν αρκετό:Μια φήμη ότι το LIGO εντόπισε ένα άλλο βαρυτικό κύμα—το τέταρτο σε δύο χρόνια— κάνει τον γύρο. Αλλά αυτή τη φορά, υπάρχει μια συστροφή:Το σήμα μπορεί να προκλήθηκε από τη συγχώνευση δύο αστέρων νετρονίων αντί για μαύρες τρύπες.

Εάν η φήμη ισχύει, θα ήταν μια εκπληκτικά τυχερή ανίχνευση. Για να πάρετε μια αίσθηση της στιγμής, Ναυτίλος μίλησε με τον David Radice, έναν μεταδιδακτορικό ερευνητή στο Πρίνστον που προσομοιώνει τις συγχωνεύσεις αστεριών νετρονίων, «έναν από τους κύριους στόχους του LIGO», λέει.

Αυτή η πιθανή παρατήρηση δυαδικών άστρων νετρονίων μου θυμίζει όταν οι βιολόγοι πιστεύουν ότι ανακάλυψαν ένα νέο είδος. Πώς θα το περιγράφατε;

Συμφωνώ ότι είναι η πρώτη φορά που εμφανίζεται κάτι τέτοιο.

Για μένα, μια ωραία αναλογία είναι αυτή των επιταχυντών σωματιδίων. Κατά μία έννοια, οι συγχωνεύσεις αστεριών νετρονίων είναι οι μεγαλύτεροι επιταχυντές αδρονίων που έχουν σχεδιαστεί ποτέ. Αντί να συνθλίψετε μερικά νουκλεόνια, είναι σαν να συνθλίψετε 10 από αυτά. Έτσι, κοιτάζοντας τα επακόλουθα, μπορούμε να μάθουμε πολλά για τη θεμελιώδη φυσική. Υπάρχουν πολλά που μπορούν να συμβούν όταν αυτά τα αστέρια συγκρούονται και δεν νομίζω ότι έχουμε πλήρη γνώση όλων των πιθανοτήτων. Πιστεύω ότι θα μάθουμε πολλά και θα δούμε νέα πράγματα.

Τι θα σήμαινε αν ανίχνευαν μια δυαδική συγχώνευση αστέρα νετρονίων;

Περίμενα ότι αυτή η συγχώνευση αστεριών νετρονίων θα ανιχνευόταν περαιτέρω στο μέλλον - η πιθανότητα αυτή η συγχώνευση να έχει ανιχνευθεί νωρίτερα υποδηλώνει ότι αυτός ο ρυθμός αυτών των γεγονότων είναι υψηλότερος από ό,τι πιστεύαμε. Υπάρχει ίσως και ένα αντίστοιχο — ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Υπάρχουν πολλά πράγματα που μπορείτε πραγματικά να κάνετε μόνο με ένα ηλεκτρομαγνητικό αντίστοιχο. Για παράδειγμα, ακόμη και όταν έχουμε, στο μακρινό μέλλον, πέντε ανιχνευτές παγκοσμίως, δεν θα μπορούμε να προσδιορίσουμε την ακριβή τοποθεσία στην πηγή με την ακρίβεια να πούμε:«Εντάξει, αυτός είναι ο γαλαξίας που φιλοξενεί».

Λοιπόν, αν έχετε ένα ηλεκτρομαγνητικό αντίστοιχο, ειδικά στην οπτική περιοχή, μπορείτε πραγματικά να εντοπίσετε έναν γαλαξία και να πείτε, "Αυτή η συγχώνευση συνέβη σε αυτόν τον γαλαξία που έχει αυτές τις ιδιότητες."

Τι κάνει μια δυαδική συγχώνευση αστέρα νετρονίων διαφορετική από μια δυαδική συγχώνευση μαύρης τρύπας;

Ένα από τα κύρια πράγματα είναι ότι σε μια δυαδική συγχώνευση μαύρης τρύπας, απλά κοιτάτε τα χωροχρονικά φαινόμενα. Σε αυτή την περίπτωση εξετάζουμε αυτό το εξαιρετικά πυκνό θέμα. Υπάρχουν πολλά πράγματα που μπορείτε να ελπίζετε να μάθετε σχετικά με τις συγχωνεύσεις άστρων νετρονίων. Τα εξετάζουμε για μια πηγή εκρήξεων ακτίνων γάμμα, ή ως την προέλευση βαρέων στοιχείων ή ως έναν τρόπο για να μάθουμε για τη φυσική ύλης πολύ υψηλής πυκνότητας.

Μια ιδέα που υπάρχει εδώ και μερικά χρόνια είναι ότι πολλά από τα βαριά στοιχεία -στοιχεία, για παράδειγμα, όπως η πλατίνα ή ο χρυσός- μπορεί στην πραγματικότητα να παράγονται σε συγχωνεύσεις άστρων νετρονίων. Το υλικό εκτοξεύεται και λόγω πυρηνικών διεργασιών, θα παράγει αυτά τα βαριά στοιχεία που διαφορετικά είναι δύσκολο να παραχθούν σε κανονικά αστέρια.

Δημιουργήσατε οπτικές προσομοιώσεις συγχωνεύσεων αστεριών νετρονίων, όπως η παρακάτω. Πόση ισχύς απαιτείται για τη λειτουργία τους;

Είναι δημόσια διαθέσιμο — οποιοσδήποτε μπορεί να κατεβάσει τον κώδικα και να κάνει προσομοιώσεις παρόμοιες με αυτές… αλλά πρέπει να τις εκτελέσετε σε έναν υπερυπολογιστή. Συνήθως χρειάζονται εβδομάδες για χιλιάδες επεξεργαστές, αλλά μπορεί να σας πει πολλά για αυτές τις συγχωνεύσεις. Τώρα οι δύο ανιχνευτές τόσο LIGO όσο και Virgo αναμένεται να κλείσουν και να περάσουν από μια σειρά αναβαθμίσεων. Όταν επιστρέψουν στο διαδίκτυο, η ευαισθησία τους θα ενισχυθεί σημαντικά, ώστε να μπορούμε να δούμε πολύ πιο μακριά και να μάθουμε περισσότερα για κάθε εκδήλωση.

Ο Dan Garisto είναι ασκούμενος στο Ναυτίλος.