Novo protótipo permite olhar para dentro de uma estrela de neutrões

As oscilações nas estrelas de neutrões binárias, antes de se fundirem, podem ter grandes implicações para as informações que os cientistas recolhem a partir da deteção de ondas gravitacionais.

Investigadores da Universidade de Birmingham demonstraram a forma uma vez que estas vibrações únicas, provocadas pelas interações entre os campos de maré das duas estrelas à medida que se aproximam, afetam as observações das ondas gravitacionais. O estudo foi publicado na revista Physical Review Letters.

A tomada em consideração destes movimentos poderá fazer uma enorme diferença na nossa compreensão dos dados obtidos pelos instrumentos Advanced LIGO e Virgo, construídos para detetar ondas gravitacionais — ondulações no espaço-tempo — produzidas pela fusão de buracos negros e estrelas de neutrões.

Os investigadores pretendem ter um novo protótipo pronto para a próxima campanha de reparo do Advanced Ligo e modelos ainda mais avançados para a próxima geração de instrumentos do Advanced Ligo, chamada A+, que deverão estrear a sua primeira campanha de reparo em 2025.

Desde que as primeiras ondas gravitacionais foram detetadas pela Colaboração Científica LIGO e pela Colaboração Virgo em 2016, os cientistas têm-se concentrado em fazer prosseguir a sua compreensão das colisões massivas que produzem estes sinais, incluindo a física de uma estrela de neutrões a densidades supra nucleares.

Geraint Pratten, do Instituto de Astronomia de Ondas Gravitacionais da Universidade de Birmingham, foi o responsável principal do cláusula.

“Os cientistas conseguem agora obter muitas informações cruciais sobre as estrelas de neutrões a partir das últimas deteções de ondas gravitacionais. Detalhes uma vez que a relação entre a tamanho da estrela e o seu relâmpago, por exemplo, fornecem uma visão crucial da física fundamental por detrás das estrelas de neutrões. Se negligenciarmos estes efeitos adicionais, a nossa compreensão da estrutura das estrelas de neutrões uma vez que um todo pode tornar-se profundamente enviesada”, diz Pratten.

“Estes aperfeiçoamentos são realmente importantes. Dentro de estrelas de neutrões individuais podemos estrear a compreender o que se passa no interno do núcleo da estrela, onde a material existe a temperaturas e densidades que não podemos replicar em experiências laboratoriais. A oriente ponto, podemos estrear a ver átomos a interagir uns com os outros de formas que ainda não vimos — o que pode exigir novas leis da física”, acrescentou Patricia Schmidt, coautor do cláusula e professora associada no mesmo instituto.

Os aperfeiçoamentos concebidos pela equipa representam a última tributo da Universidade de Birmingham para o programa Advanced LIGO.

Os investigadores têm estado profundamente envolvidos na conceção e desenvolvimento dos detetores desde as primeiras fases do programa. Olhando para o horizonte, a estudante de doutoramento Natalie Williams já está a progredir no trabalho de cálculos para refinar e calibrar ainda mais os novos modelos.