Os cientistas podem observar a fusão de sistemas estelares de nêutrons duplos usando ondas gravitacionais - ondulações na estrutura do espaço e do tempo. Ao estudar as populações de estrelas de nêutrons, os cientistas podem aprender mais sobre como elas se formaram e evoluíram. Até agora, houve apenas dois sistemas estelares de nêutrons duplos detectados por detectores de ondas gravitacionais ; no entanto, muitos deles foram observados na radioastronomia.
Uma das estrelas de nêutrons duplos observadas em sinais de ondas gravitacionais, chamada GW190425, é muito mais massiva do que aquelas em populações galácticas típicas observadas em radioastronomia, com uma massa combinada de 3,4 vezes a do nosso sol. Isso levanta a questão: por que há uma falta dessas estrelas maciças de nêutrons duplos na radioastronomia ? Para encontrar uma resposta, OzGrav Ph.D. a aluna Shanika Galaudage, da Monash University, investigou como combinar observações de rádio e ondas gravitacionais.
O nascimento, meia-idade e morte de estrelas de nêutrons duplos
A astronomia de ondas gravitacionais e de rádio permite aos cientistas estudar estrelas duplas de nêutrons em diferentes estágios de sua evolução. As observações de rádio investigam a vida de estrelas de nêutrons duplos, enquanto as ondas gravitacionais estudam seus momentos finais de vida. Para compreender melhor esses sistemas, da formação à fusão, os cientistas precisam estudar a conexão entre as populações de ondas gravitacionais e de rádio: suas populações de nascimento.
Shanika e sua equipe determinaram a distribuição da massa de nascimento de estrelas de nêutrons duplos usando observações de rádio e ondas gravitacionais. "Ambas as populações evoluem das populações de nascimento desses sistemas, então se olharmos para trás ao considerar as populações de ondas gravitacionais e de rádio que vemos hoje, devemos ser capazes de extrair a distribuição de nascimento", disse Shanika Galaudage.
A chave é entender a distribuição do tempo de retardo das estrelas de nêutrons duplos: o tempo entre a formação e a fusão desses sistemas. Os pesquisadores levantaram a hipótese de que sistemas estelares de nêutrons duplos mais pesados podem ser sistemas de fusão rápida, o que significa que eles estão se fundindo muito rápido para serem visíveis em observações de rádio e só poderiam ser vistos em ondas gravitacionais.
GW190425 e o canal de fusão rápida
O estudo encontrou um suporte moderado para um canal de fusão rápida, indicando que sistemas estelares de nêutrons duplos pesados podem não precisar de um cenário de fusão rápida para explicar a falta de observações em populações de rádio. "Descobrimos que GW190425 não é uma exceção quando comparada à população mais ampla de estrelas de nêutrons duplos", diz o co-autor do estudo Christian Adamcewicz, da Monash University. "Portanto, esses sistemas podem ser raros, mas não são necessariamente indicativos de uma população separada de rápida fusão".
Em futuras detecções de ondas gravitacionais, os pesquisadores podem esperar observar mais fusões duplas de estrelas de nêutrons. "Se futuras detecções revelarem uma discrepância mais forte entre as populações de ondas de rádio e gravitacionais, nosso modelo fornece uma explicação natural para o motivo de tais estrelas de nêutrons duplos massivos não serem comuns em populações de rádio ", acrescenta o co-autor Dr. Simon Stevenson, um pós-doutorado do OzGrav pesquisador da Swinburne University of Technology.
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