Πιο συχνά φαίνεται να συγκρούονται οι αστέρες νετρονίων

Από την ιστοσελίδα του NewScientist, 3 Δεκεμβρίου 2003

Τα αστέρια νετρονίων - τα πυκνά αστρικά πτώματα που δημιουργούνται μετά τις εκρήξεις των πολύ μεγάλων άστρων - μπορούν να συγχωνεύονται συχνότερα από όσο νομίζαμε. Αυτό δείχνει η ανακάλυψη ενός νέου συστήματος από δύο άστρα νετρονίων.

Η ανακάλυψη του συστήματος αυτού μπορεί να αυξήσει τις πιθανότητες που υπάρχουν, για να μπορέσουν οι αστρονόμοι να ανιχνεύσουν τα άπιαστα βαρυτικά κύματα, που προβλέπονται από τον Einstein.

Τα δύο αστέρια νετρονίων, που πρόσφατα ανακαλύψαμε, περιστρέφονται σαν σβούρα το ένα γύρω από το άλλο στην πιο στενή και γρηγορότερη τροχιά που έχουμε παρατηρήσει ποτέ. Η ανακάλυψη εμφανίζει ότι οι συγχωνεύσεις μεταξύ των αστεριών νετρονίων εμφανίζονται περίπου 10 φορές συχνότερα από ότι παλιότερα θεωρούσαμε.

Οι προηγούμενες εκτιμήσεις έδειχναν ότι οι βίαιες συγκρούσεις μεταξύ των αστέρων νετρονίων εμφανίζονται ακριβώς μια φορά σε κάθε ένα δισεκατομμύριο χρόνια στο Γαλαξία μας.

"Μέχρι τώρα η εκτίμηση του ρυθμού συγχώνευσης ήταν λίγο απαισιόδοξη," λέει ο Nichi D'Amico, ένας αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Κάλιαρι στην Ιταλία και μέλος της ομάδας. "Αυτή η ανακάλυψη δείχνει ότι ο ρυθμός συγχώνευσης είναι σημαντικά υψηλότερος."

Μόλις πέντε διπλά συστήματα άστρων νετρονίων είχαν προηγουμένως τεκμηριωθεί. Βασισμένοι στις τροχιές και τις αποστάσεις τους, οι αστρονόμοι υπολόγιζαν ότι οι συγχωνεύσεις των άστρων νετρονίων πρέπει να παραγάγουν ανιχνεύσιμα βαρυτικά κύματα μια φορά κάθε 10 έως 20 χρόνια. Η πιο πρόσφατη ανακάλυψη μειώνει αυτό το ρυθμό σε μια φορά ανά ένα ή δύο χρόνια.

"Τα βαρυτικά κύματα αντιπροσωπεύουν μια από τις μεγάλες προκλήσεις της σημερινής θεμελιώδους φυσικής," γράφει ο E. P. J. van den Heuvel, ένας αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ,  σε σχόλια που συνοδεύουν την έρευνα στο Nature. "Κανένας δεν τα έχει ανιχνεύσει ποτέ άμεσα, αλλά οι πιθανότητες να τα βρούμε βελτιώνονται".

Κυματώσεις του χωρόχρονου

Τα βαρυτικά κύματα είναι ένα φαινόμενο που δεν έχει συλληφθεί ποτέ αλλά προβλέπεται από τη Γενική θεωρία του Einstein για τη σχετικότητα.

Αυτά τα κύματα που θεωρούνται ότι είναι κυματώσεις που διαδίδονται μέσα στο χωρόχρονο, όταν κινούνται ογκώδη αντικείμενα μέσα στο χώρο σχετικά γρήγορα, όπως οι κολυμβητές προκαλούν κύματα σε μια λίμνη. Οι αστρονόμοι θεωρούν ότι κατακλυσμικά κοσμικά γεγονότα, όπως τα σουπερνόβα ή οι συγχωνεύσεις των μαύρων οπών ή των άστρων νετρονίων γεννούν κύματα βαρύτητας.

Εντούτοις, τα κύματα έχουν μετρηθεί μόνο έμμεσα. Ο Russell Hulse και ο Joseph Taylor Junior, στο Πανεπιστήμιο Princeton, κέρδισαν το βραβείο Νόμπελ το 1993 για την παρατήρησή τους ότι η απόσταση μεταξύ ενός ζεύγους άστρων νετρονίων μειωνόταν λόγω της ενέργειας που μεταφέρθηκε από τα κύματα βαρύτητας.

Περιοδικό σήμα

Παρά τη βίαια προέλευσή τους, τα κύματα βαρύτητας δεν θα έχουν σχεδόν κανέναν αντίκτυπο στη Γη. Ο Van den Heuvel αναφέρει ότι δύο αστέρια νετρονίων, στο μέγεθος του ήλιου, που συγχωνεύονται 100 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη θα προκαλούσαν μετακίνηση των ωκεανών ακριβώς 10 φορές το πλάτος ενός ατομικού πυρήνα.

Η Γη πρέπει να χτυπήθηκε με ελαφρώς περισσότερη δύναμη, όταν συγχωνεύτηκαν τα πρόσφατα ανακαλυμμένα αστέρια νετρονίων πριν 85 εκατομμύρια έτη φωτός από σήμερα, επειδή το ζευγάρι αυτό βρίσκεται μόλις μερικές χιλιάδες έτη φωτός μακριά μας.

Το ζεύγος των δύο άστρων που περιστρέφονται, ανακαλύφθηκε χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο των 64 μέτρων Parkes στη Νότια Νέα Ουαλία της Αυστραλία, και βρίσκονται μεταξύ Canis Major και Puppis. Εμφανίζονται να κινούνται το ένα γύρω από το άλλο με περίοδο ακριβώς 2,4 ώρες - τρεις φορές γρηγορότερα από ένα άλλο διπλό σύστημα άστρων νετρονίων, που το θεωρούσαμε μέχρι τώρα το πιο γρήγορο.

Ο D'Amico και οι συνάδελφοι του χρησιμοποίησαν το τηλεσκόπιο για να επισημάνουν το περιοδικό σήμα ενός από τα αστέρια, το οποίο είναι ένα πάλσαρ. Αυτό εκπέμπει σαν φάρος μια ακτίνα της ακτινοβολίας μέσα στο διάστημα, καθώς αυτό περιστρέφεται. Οι μικρές ανωμαλίες στο σήμα έδειχναν ότι το pulsar αυτό ήταν μέρος ενός συστήματος δύο αστεριών, με το κάθε αστέρι να έχει μάζα ελαφρώς περισσότερη από τον ήλιο.

Ευαίσθητοι ανιχνευτές, όπως το παρατηρητήριο κυμάτων βαρύτητας με συμβολόμετρο λέιζερ (LIGO) στις ΗΠΑ ή το VIRGO στην Ιταλία, θα μπορούν σύντομα να είναι σε θέση να μετρήσουν τις σχεδόν ανεπαίσθητες κυματώσεις των κυμάτων βαρύτητας, ελπίζουν οι αστρονόμοι.