Mennyire lehet előre jelezni a kettős neutroncsillagok összeolvadását?

3052

2017. augusztus 17-én, 40 perccel azután, hogy a LIGO obszervatórium észlelte két neutroncsillag összeolvadásának gravitációs hullámait, riasztást adtak ki a világ obszervatóriumainak, hogy kísérjék figyelemmel az eseményt követő jelenségeket.

De mi lett volna, ha még az ütközés előtt kimegy a riasztás?

Amikor két neutroncsillag összeolvad, az esemény során gravitációs hullámok keletkeznek. Az objektum az elektromágneses sugárzás széles spektrumán sugároz az összeolvadás előtt, közben és után is. A 2017 augusztusában észlelt GW170817 jelű esemény a LIGO és európai testvére, a Virgo obszervatórium által megfigyelt két neutroncsillag-összeolvadás egyike. A jövőben várhatóan több ilyen eseményt figyelhetünk meg, mivel a LIGO és a Virgo obszervatóriumokra további fejlesztések várnak.

Művészi illusztráció egy neutroncsillag-kettősről és a rendszer által kibocsátott gravitációs hullámokról. (Forrás: R. Hurt / Caltech-JPL)

A GW170817 esetében az interferométer és az adatátvitel problémái miatt nem ment ki előbb a riasztás, csupán 40 perccel az észlelés után. Mire az utánkövetéses vizsgálatokra ráállított teleszkópok megkapták a pontos koordinátákat, az égbolt azon területe már a horizont alá került. Az első, manuális nyomon követést csak az egyesülés után 8 órával sikerült elvégezni.

A neutroncsillagok egyesülését akkor tudjuk késedelem nélkül rögzíteni, ha sikerül csökkentenünk a riasztásig eltelt időt. Vajon küldhetne a LIGO már az ütközés előtt is figyelmeztetéseket? A Surabhi Sachdev (Pennsylvania State University) által vezetett kutatócsoport nemrég megjelent tanulmányában bizonyította, hogy a LIGO adatelemzési folyamata képes lehet előre jelezni egy jövőbeni egyesülést.

Művészi elképzelés két neutroncsillag összeolvadásának elektromágneses sugárzásáról. (Forrás: National Science Foundation/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet)

Az Astrophysical Journal Letters című folyóiratban 2020 decemberében megjelent szakcikkben a kutatók elemzik a LIGO/Virgo obszervatóriumok korai gravitációshullám-észlelő riasztási algoritmusának (GstLAL) hatékonyságát.

Az összeolvadás adatait egy szimulált adatbázisba építve kimutatták, hogy az algoritmus alkalmas arra, hogy felismerje az összeolvadás jeleit már 10–60 másodperccel azelőtt, hogy az megtörténne. Az előrejelzés akkor lehetséges, ha az összeolvadás a közelben történik, ezért a jel–zaj arány magas, amikor a neutroncsillagok az ütközés előtti pillanatokban egymás felé spiráloznak.

A kutatók úgy gondolják, hogy amikor a LIGO és a Virgo eléri a tervezett érzékenységét, akkor a detektálható összeolvadások közel 50%-át legalább 10 másodperccel az esemény előtt észlelhetjük majd. Ez a neutroncsillag-összeolvadások számának függvényében évi 6 és 60 esemény között lehet.

Gyors helyzetmeghatározással és rövid riasztási idővel ez a korai előrejelző rendszer lehetőséget adhat arra, hogy a neutroncsillag-összeolvadásokat valós időben vizsgálhassuk. Ennek köszönhetően megismerhetjük a neutroncsillagok környezetének mágneses jellemzőit, a nehéz elemek szintézisének folyamatát, és megtudhatjuk, hogy a neutroncsillag-kettősökben keresendők-e a gyors rádiókitörések forrásai.

Forrás: AAS Nova

Hozzászólás

hozzászólás