Araştırmacılar, nötron yıldızları ve kara deliklerin çarpışmalarını incelemek için yerçekimsel dalgaların tespitini geliştiriyor

Minnesota Üniversitesi Twin Cities Bilim ve Mühendislik Fakültesi’ndeki araştırmacılar, uluslararası bir ekip tarafından, yerçekimsel dalgaların (uzay ve zamandaki dalgalanmalar) tespitini geliştirecek yeni bir çalışmaya öncülük etti.

Araştırma, tespitten sonraki 30 saniye içinde gökbilimcilere ve astrofizikçilere uyarı göndererek nötron yıldızları ve kara deliklerin yanı sıra altın ve uranyum dahil ağır elementlerin nasıl üretildiğinin anlaşılmasına yardımcı olmayı amaçlıyor.

“Düşük gecikmeli yerçekimsel dalga uyarı ürünleri ve dördüncü LIGO-Virgo-KAGRA gözlem koşusu sırasındaki performansları” başlıklı makale yakın zamanda yayınlandı. yayınlanan içinde Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı.

Yerçekimi dalgaları, uzay-zamanı bir yönde sıkıştırırken, dikey yönde gererek uzay-zamanla etkileşime girer. Bu nedenle mevcut en son teknolojiye sahip yerçekimsel dalga dedektörleri L şeklindedir ve iki ışık kaynağının birleşimiyle üretilen girişim modellerine bakan bir ölçüm yöntemi olan interferometri kullanarak lazerin göreceli uzunluklarını ölçer.

Yerçekimi dalgalarını tespit etmek, lazerin uzunluğunun hassas ölçümlerle ölçülmesini gerektirir: Bu, yaklaşık dört ışıkyılı uzaklıktaki en yakın yıldızın insan saçı genişliğine kadar olan mesafesini ölçmeye eşdeğerdir.

Bu araştırma çalışmanın bir parçası LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) İşbirliğiDünya çapında yerçekimsel dalga interferometrelerinden oluşan bir ağ.

En son simülasyon kampanyasında, önceki gözlem dönemlerinden elde edilen veriler kullanılmış ve yazılım ve ekipman yükseltmelerinin performansını göstermek için simüle edilmiş yerçekimi dalgası sinyalleri eklenmiştir. Yazılım, sinyallerin şeklini tespit edebiliyor, sinyalin nasıl davrandığını izleyebiliyor ve nötron yıldızları veya kara delikler gibi olaya hangi kütlelerin dahil olduğunu tahmin edebiliyor. Nötron yıldızları var olduğu bilinen en küçük, en yoğun yıldızlardır ve büyük yıldızların süpernovalarda patlamasıyla oluşurlar.

Bu yazılım bir yerçekimi dalgası sinyali tespit ettiğinde, sinyalin gökyüzünde nerede bulunduğunu bildirmek için genellikle gökbilimciler veya astrofizikçilerin de dahil olduğu abonelere uyarılar gönderir. Bu gözlem dönemindeki iyileştirmeler sayesinde bilim insanları, yerçekimsel bir dalganın tespit edilmesinden sonra 30 saniyenin altında bir sürede daha hızlı uyarı gönderebilecekler.

Doktora Andrew Toivonen, “Bu yazılımla, tam olarak nereye bakacağımızı bilmediğimiz sürece normalde göremeyecek kadar zayıf olan nötron yıldızı çarpışmalarından kaynaklanan yerçekimi dalgasını tespit edebiliyoruz” dedi. Minnesota Üniversitesi Twin Cities Fizik ve Astronomi Okulu öğrencisi.

“Önce yerçekimsel dalgaları tespit etmek, çarpışmanın yerini tespit etmeye ve gökbilimcilerle astrofizikçilerin daha ileri araştırmaları tamamlamalarına yardımcı olacak.”

Gökbilimciler ve astrofizikçiler bu bilgiyi nötron yıldızlarının nasıl davrandığını anlamak, nötron yıldızları ile kara deliklerin çarpışması arasındaki nükleer reaksiyonları incelemek ve altın ve uranyum dahil ağır elementlerin nasıl üretildiğini anlamak için kullanabilirler.

Bu, Lazer Girişimölçer Yerçekimi Dalga Gözlemevi’nin (LIGO) kullanıldığı dördüncü gözlem çalışmasıdır ve Şubat 2025’e kadar gözlem yapacaktır. Son üç gözlem dönemi arasında, bilim insanları sinyallerin tespitinde iyileştirmeler yaptı. Bu gözlem çalışması sona erdikten sonra araştırmacılar, uyarıları daha da hızlı göndermek amacıyla verilere bakmaya ve daha fazla iyileştirme yapmaya devam edecek.

Çok kurumlu makale, Toivonen’in yanı sıra Minnesota Üniversitesi Fizik ve Astronomi Okulu’nda Yardımcı Doçent olan Michael Coughlin’i de içeriyordu.