Neues Modell wird Gravitationswellenforschung verbessern

Künstlerische Darstellung der Verschmelzung zweier Neutronensterne. (Credits: NASA's Goddard Space Flight Center / CI Lab)
Künstlerische Darstellung der Verschmelzung zweier Neutronensterne. (Credits: NASA's Goddard Space Flight Center / CI Lab)

Die Schwingungen zweier Neutronensterne vor ihrer Verschmelzung könnten große Bedeutung für die Einblicke haben, die Wissenschaftler aus dem Nachweis von Gravitationswellen gewinnen können.

Wissenschaftler der University of Birmingham haben die Art und Weise demonstriert, wie diese einzigartigen Schwingungen, verursacht durch die Wechselwirkungen zwischen den Gezeitenkräften der Sterne während sie sich annähern, Gravitationswellenbeobachtungen beeinflussen können. Die Studie wird im Journal Physical Review Letters veröffentlicht.

Die Berücksichtigung dieser Bewegungen könnte einen großen Unterschied machen, was unser Verständnis der von Advanced LIGO und Virgo gesammelten Daten betrifft. Die Instrumente registrieren Gravitationswellen, die bei der Verschmelzung von Schwarzen Löchern und Neutronensternen entstehen.

Die Wissenschaftler wollen das Modell für den nächsten Beobachtungslauf von Advanced LIGO fertigstellen und sogar noch bessere Modelle für die nächste Generation der Advanced LIGO Instrumente (A+) entwickeln, die ihre ersten Beobachtungen im Jahr 2025 machen sollen.

Seit im Jahr 2016 die ersten Gravitationswellen von der LIGO Scientific Collaboration und der Virgo Collaboration nachgewiesen wurden, haben die Forscher sich darauf konzentriert, ihr Wissen über die gewaltigen Kollisionen zu verbessern, die diese Signale produzieren – darunter auch die Physik eines superdichten Neutronensterns.

Dr. Geraint Pratten vom Institute for Gravitational Wave Astronomy der University of Birmingham ist der Hauptautor der Studie. Er sagte: “Wissenschaftler sind jetzt in der Lage, viele entscheidende Informationen über Neutronensterne aus den neuesten Gravitationswellennachweisen abzuleiten. Einzelheiten wie der Zusammenhang zwischen der Masse des Sterns und seinem Radius beispielsweise liefern wichtige Einblicke in grundlegende physikalische Abläufe in Neutronensternen. Wenn wir diese zusätzlichen Effekte ignorieren, kann unser Verständnis der Struktur des Neutronensterns als Ganzes sehr verfälscht werden.”

Dr. Patricia Schmidt, Co-Autorin der Studie und außerordentliche Professorin am Institute for Gravitational Wave Astronomy, ergänzte: “Diese Verfeinerungen sind wirklich wichtig. Bei einzelnen Neutronensternen können wir beginnen zu verstehen, was tief im Kern eines solchen Sterns passiert, wo die Materie unter Temperatur- und Druckbedingungen existiert, die wir in bodengestützten Experimenten nicht nachbilden können. An diesem Punkt könnten wir beginnen zu sehen, wie Atome miteinander auf eine Art und Weise interagieren, die wir noch nicht beobachtet haben, was möglicherweise die Herleitung neuer physikalischer Gesetze erfordert.”

Die von dem Team abgeleiteten Verfeinerungen stellen den neuesten Beitrag der University of Birmingham zum Advanced LIGO Programm dar. Forscher des Institute for Gravitational Wave Astronomy waren am Entwurf und der Entwicklung des Detektors seit den frühen Phasen des Programms sehr intensiv beteiligt. Die Doktorandin Natalie Williams macht bereits Fortschritte bei der Arbeit mit Berechnungen, um die neuen Modelle weiter zu verfeinern und zu kalibrieren.

Quelle

(THK)

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