Przejdź do treści

Drugie wykrycie układu podwójnego gwiazd neutronowych przez LIGO. Czy aby na pewno?

img

Jeżeli przegapiliście wiadomości ze stycznia bieżącego roku to informujemy, że obserwatorium LIGO wykryło prawdopodobnie drugie zdarzenie połączenia się dwóch gwiazd neutronowych (pisaliśmy o tym tutaj). 

25 kwietnia 2019 roku detektor LIGO w Livingston w Luizjanie wykrył sygnał fali grawitacyjnej z połączenia obiektów znajdujących się około 520 mln lat świetlnych stąd. Obserwacja ta, wykonana na zaledwie jednym detektorze – ten w Hanford chwilowo był wyłączony a Virgo nie zarejestrował zjawiska – była jednak wystarczająco silna, aby można ją było zakwalifikować jako wyraźne wykrycie zdarzenia połączenia.

Analiza sygnału z GW190425 wskazuje, że widzieliśmy zderzenie układu podwójnego o łącznej masie 3,3 – 3,7 razy większej od masy Słońca. Podczas, gdy szacowane masy łączących się obiektów w przedziale pomiędzy 1,1 do 2,5 masy Słońca są zgodne z oczekiwanymi masami gwiazd neutronowych, ta zmierzona całkowita masa jest znacznie większa niż jakiegokolwiek układu podwójnego gwiazd neutronowych, który zaobserwowaliśmy w naszej galaktyce. Znamy 17 galaktycznych par gwiazd neutronowych o zmierzonych masach całkowitych, a masy te wahają się w przedziale od zaledwie 2,5 do 2,9 mas Słońca. Dlaczego zatem GW190425 jest tak ciężki?

Niezwykła masa GW190425 może wskazywać, że ukształtował się inaczej niż znane galaktyczne układy podwójne gwiazd neutronowych.

Teoria sugeruje, że masywne, szybko łączące się pary gwiazd neutronowych, takie jak GW190425, potencjalnie mogą pochodzić od gwiazd o szczególnie niskiej metaliczności, rozwijających się w ciasnych układach podwójnych. W odpowiednich warunkach kopnięcia energetyczne wywołane eksplozjami supernowych mogą zostać stłumione, pozwalając obiektom pozostać razem w ciasnym układzie podwójnym nawet po ich ewolucji do gwiazd neutronowych.

W takim przypadku GW190425 może reprezentować populację podwójnych gwiazd neutronowych, których wcześniej nie obserwowano. Te układy podwójne pozostawały niewidoczne ze względu na ich bardzo ciasne orbity z okresami poniżej godziny. Gwałtowne przyspieszenia tych obiektów przesłaniały by ich sygnały w pomiarach pulsarowych. Najkrótszy okres układu podwójnego gwiazd neutronowych, który został wykryty w takich pomiarach, ma okres 1,88 godziny i nie połączy się przez kolejnych 46 mln lat. GW190425 może reprezentować zupełnie inną populację podwójnych gwiazd neutronowych, która jest tak powszechna, jak populacja galaktyczna, którą znamy.

Niestety, obserwacja GW190425 za pomocą jednego detektora oznacza, że naukowcy nie byli w stanie dobrze określić lokalizacji źródła fali grawitacyjnej – więc obserwacje uzupełniające nie wykryły jeszcze elektromagnetycznego odpowiednika, takiego jak w przypadku GW170817, pierwszego połączenia się dwóch gwiazd neutronowych zaobserwowanego przez LIGO.

Oznacza to, że brakuje zewnętrznych informacji potwierdzających, że był to układ podwójny gwiazd neutronowych. Dlatego możliwe jest, że jeden bądź oba obiekty były czarnymi dziurami. Jeżeli tak, byłyby mniejsze niż jakiekolwiek czarne dziury, które naukowcy wykrywali do tej pory, i musieliby znacznie przebudować swoje modele dotyczące tworzenia się układów podwójnych czarnych dziur. 

Dzięki ostatnim licznym aktualizacjom detektorów LIGO i Virgo możemy wkrótce spodziewać się większej liczby detekcji układów podwójnych gwiazd neutronowych.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
Learning from LIGO’s Second Binary Neutron Star Detection

GW190425: Observation of a Compact Binary Coalescence with Total Mass ~ 3.4 M⊙

Źródło: AASNova