Sanatçının potansiyel bir sürekli kütleçekimsel dalga kaynağı izlenimi – Dönen bir nötron yıldızı üzerindeki asimetrik birikim. Kredi: Mark Myers, Ozgrav-Swinburne Üniversitesi
Son birkaç yılda, gökbilimciler inanılmaz bir dönüm noktasına ulaştılar: kara delikler ve nötron yıldızları arasındaki çarpışmalar da dahil olmak üzere Evrendeki en büyük felaket olaylarından bazılarından kaynaklanan yerçekimi dalgalarının, uzay ve zamanın dokusunda kaybolan zayıf dalgalanmaların tespiti. Şimdiye kadar, bu tür olayların yalnızca ~ 0.1 ila 100 saniye arasında gözlemlenebilen 90’dan fazla yerçekimi dalgası algılaması yapıldı. Ancak, başka kaynaklar da olabilir. yerçekimi dalgalarıve gökbilimciler hala sürekli yerçekimi dalgalarının peşindeler.
Sürekli yerçekimi dalgaları, kompakt nesne çarpışmalarından gelen sinyallere kıyasla süreleri çok daha uzun olduğundan, tespit edilmesi daha kolay olmalıdır. Olası bir sürekli dalga kaynağı, büyük kütleli yıldızların süpernova patlamalarından arta kalan yıldız “cesetleri” olan nötron yıldızlarıdır. İlk patlamadan sonra, yıldız kendi içine çöker ve atomları “nötronlar” adı verilen süper yoğun atom altı parçacıklar topuna indirir.nötron yıldızı” Sürekli dalga sinyali, nötron yıldızının ne kadar hızlı döndüğü ile ilgilidir, bu nedenle daha geleneksel teleskoplar kullanılarak dönüş frekansının hassas ölçümleri, bu zor dalgaların tespit edilme şansını büyük ölçüde artıracaktır.
Monash Üniversitesi’nden OzGrav doktora öğrencisi Shanika Galaudage tarafından yürütülen yakın tarihli bir çalışmada, bilim adamları, sürekli yerçekimi dalgalarını tespit etmeye yardımcı olmak için nötron yıldızlarının dönüş frekanslarını belirlemeyi amaçladı.
Olası sürekli yerçekimi dalgaları kaynakları
Bu çalışmada, bilim adamları, sürekli yerçekimi dalgalarının dolaylı olarak, maddenin düşük kütleli bir yardımcı yıldızdan bir nötron yıldızı üzerinde kademeli olarak birikmesinden geldiğini varsaydılar – bir nötron yıldızı ve eşlik eden yıldızın bu ikili sistemlerine düşük kütleli X-ışını ikili dosyaları denir. (LMXB’ler).
Nötron yıldızı birikmiş bir madde “dağını” koruyabilirse (yüksekliği sadece birkaç santimetre olsa bile!), sürekli dalgalar üretecektir. Bu dalgaların frekansı, nötron yıldızının ne kadar hızlı döndüğü ile ilgilidir. Bu maddeyi ne kadar hızlı biriktirirseniz, daha büyük sürekli dalgalar üreten “dağ” o kadar büyük olur. Bu maddeyi daha hızlı biriktiren sistemler, X-ray ışığında da daha parlaktır. Bu nedenle, en parlak LMXB’ler, sürekli dalgaları tespit etmek için en umut verici hedeflerdir.
Scorpius X-1 (Sco X-1) ve Cygnus X-1 (Cyg X-2) en parlak LMXB sistemlerinden ikisidir -Sco X-1, Güneş’e kıyasla X-ışını parlaklığında ikinci sıradadır. Aşırı parlaklıklarına ek olarak, bilim adamları bu iki LMXB sistemi hakkında çok şey biliyorlar ve bu da onları çalışmak için ideal sürekli dalga kaynakları haline getiriyor. Ancak dönüş frekansları hala bilinmiyor.
Çalışma lideri Shanika Galaudage, “Bu nötron yıldızlarının ne kadar hızlı döndüklerini X-ışını titreşimlerini arayarak belirleyebilmemizin bir yolu” diyor. “Nötron yıldızlarından gelen X-ışını titreşimleri kozmik deniz fenerleri gibidir. Nabzı zamanlayabilirsek, dönüş frekanslarını hemen ortaya çıkarabilir ve sürekli yerçekimi dalgası sinyalini tespit etmeye daha da yaklaşabiliriz.”
OzGrav araştırmacısı ve çalışmanın ortak yazarı Karl Wette, “Sco X-1, sürekli yerçekimi dalgalarının ilk tespitini yapmak için sahip olduğumuz en iyi beklentilerden biri, ancak bu çok zor bir veri analizi sorunu” diyor. Avustralya Ulusal Üniversitesi. “X-ışını verilerinde bir dönüş frekansı bulmak, yerçekimi dalgası verilerine bir spot ışığı yakmaya benzer: ‘burada, bakmamız gereken yer burası’. O zaman Sco X-1, sürekli yerçekimi dalgalarını tespit etmek için kırmızı bir favori olacaktır.”
X-ışını titreşimlerini arama
Ekip, Sco X-1 ve Cyg X-2’den X-ışını titreşimleri için bir arama yaptı. Rossi X-ray Timing Explorer cihazı tarafından toplanan 1000 saatten fazla X-ray verisini işlediler. Arama, OzSTAR süper bilgisayarında toplam ~500 saatlik hesaplama süresi kullandı!
Ne yazık ki, çalışma bu LMXB kaynaklarından gelen titreşimlere dair net bir kanıt bulamadı. Bunun birkaç nedeni olabilir: LMXB, algılanabilir titreşimleri destekleyecek kadar güçlü olmayan zayıf manyetik alanlara sahip olabilir. Veya nabızların zaman içinde gelip gitmesi olabilir, bu da onları tespit etmeyi zorlaştırır. Sco X-1 durumunda, muhtemelen bir Kara delikX-ışını titreşimleri üretmesini beklemeyeceğiz.
Çalışma, bu X-ışını titreşimlerinin meydana gelmesi durumunda ne kadar parlak olabileceğinin en iyi sınırlarını buluyor; bu sonuçlar, nötron yıldızlarının güçlü yerçekimleri altında madde dağlarını sürdüremeyeceği anlamına gelebilir. Gelecekteki araştırmalar, daha iyi arama teknikleri ve daha hassas veriler kullanılarak bu çalışmanın üzerine inşa edilebilir.
OzGrav araştırmacısı Shanika Galaudage (Monash Üniversitesi) tarafından yazıldı.