Nötron yıldız birleşmeleri, bir zamanlar büyük süper yıldız yıldızların çökmüş çekirdekleri olan nötron yıldızları arasındaki çarpışmalardır. Bu birleşmelerin yerçekimi dalgaları, büyük bir vücudun hızlanmasından veya rahatsızlığından ortaya çıkan bir yerçekimi alanında yayılan enerji taşıyan dalgalar ürettiği bilinmektedir.
Nötron yıldızları arasındaki çarpışmalar, birçok teorik fizik çalışmasının konusu olmuştur, çünkü bu olayların daha derin bir anlayışı, maddenin aşırı yoğunluklarda nasıl davrandığına dair ilginç bilgiler verebilir. Maddenin son derece yüksek yoğunluklarda davranışı şu anda durum denklemi (EOS) olarak bilinen teorik bir çerçeve tarafından tanımlanmaktadır.
Son astrofizik araştırmaları, faz geçişleri veya kuark-hadron crossover gibi EOS özelliklerinin, nöron yıldızlarının birleştikten sonra gözlemlenen yerçekimi dalga spektrumundan çıkarılma olasılığını araştırmıştır. Bununla birlikte, bu teorik çalışmaların çoğu manyetik alanların bu spektrum üzerindeki etkilerini dikkate almamıştır.
Illinois Üniversitesi Urbana-Champaign ve Valencia Üniversitesi’nden araştırmacılar kısa bir süre önce manyetik alanların, türden nötron yıldızlarının salınım frekansları üzerindeki etkisini daha iyi anlamayı amaçlayan bir dizi simülasyon gerçekleştirdiler. Makaleleri, yayınlandı Fiziksel İnceleme Mektuplarıtek başına manyetik alanların frekans kaymalarına neden olabileceğini gösterir, bu nedenle Nötron Star birleşme gözlemlerinin daha önce beklenenden daha zor olabileceğini yorumlar.
Antonios Tsokaros, CEİD, “Cosmic Explorer gibi yeni nesil yerçekimi dalgası gözlemevleri, tek bir dönen kompakt nesne ve birleşme süreciyle ilişkili çeşitli salınım frekansları oluştururken iki nötron yıldızının gerçek birleşmesini tespit edebilecek.” Dedi.
“Bu frekanslar nötron yıldızlarının birçok özelliklerini kodlar. Bu nedenle, bunları doğru bir şekilde tanımlamak, bu olağanüstü nesnelerin henüz bilinmeyen özelliklerinin çoğunu anlamamızı sağlayacaktır.”
Nötron yıldızlarının henüz tam olarak anlaşılmamış iki ana özelliği vardır ve onları büyüleyici fiziksel laboratuvarlar haline getirir. İlk olarak, EOS tarafından tanımlananlar gibi benzersiz termodinamik özelliklere sahiptirler. Bu özellikler nedeniyle, sadece bir kaşık nötron yıldızı malzemesi Everest Dağı kadar ağırlığındadır.
Nötron yıldızlarının diğer temel özelliği manyetik alanlarıdır. Nötron yıldızı birleşmeleri sırasında, bu manyetik alan, insanlar tarafından yaratılan en büyük manyetik alandan bir milyar kat daha yüksek değerlere ulaşabilir.
Tsokaros, “Çalışmamız, manyetik alanın ezici sonrası nötron yıldızının salınım frekansları üzerindeki etkisini anlamaya ve çeşitli rakip etkiler hakkında bilgi vermeye çalışır.” Dedi. “Diğer araştırmacıların önceki çalışmaları, nötron yıldızlarının iç kısmındaki termodinamik özellikleri manyetik alanından gelen etkileri tamamen görmezden getirerek aşırı iyimser olmuştur. Öte yandan, bu ihmalin yanıltıcı olabileceğini ve manyetik alanın gözlemlerin doğru yorumu için dahil edilmesi gerektiğini açıkça gösteriyoruz.”
Son çalışmalarının bir parçası olarak, Tsokaros ve meslektaşları, manyetik alanların ezici sonrası nötron yıldızlarının salınım frekansları üzerindeki etkilerini araştırmak için genel göreceli manyetohidrodinamik simülasyonları gerçekleştirdiler. Bu simülasyonlarda, iki nötron yıldızı EOSS, iki farklı nötron yıldızı kütlesi ve üç farklı manyetik alan topolojisi kullandılar.
Profesörler Tsokaros ve Shapiro ile çalışan bir doktor olan Jamie Bamber, “Manyetik alan birleşme sırasında büyük değerlere yükseltildi.” “Simülasyonlarımız, güçlü manyetik alanın birleşme kalıntısının daha yüksek bir frekansta salınımına ve yerçekimi dalgaları üretmesine neden olduğunu gösterdi. Frekanstaki bu artış, EOS’taki bir değişiklik gibi farklı bir kökenden frekans kaymalarını maskeleyebilir ve olası gözlemlerin yorumlanmasını daha önce düşünülenden daha karmaşık hale getirebilir.”
Profesör Milton Ruiz, “İkili nötron yıldız birleşmelerinde ezici sonrası fazın doğru bir değerlendirmesini yapmak için manyetik alanın etkilerini içermesi gerekir. Bunu yapmamak sistemin fiziksel özellikleri hakkında hatalı sonuçlara yol açabilir.”
Genel olarak, bu son çalışma, manyetik alanların etkilerinin, nötron yıldızı birleşmelerinden kaynaklanan yerçekimi dalga verilerinin yorumlanmasını zorlaştırabileceğini düşündürmektedir. Gelecekteki araştırmalarında, Tsokaros ve meslektaşları, daha önce hesaplamalı olarak yasaklayıcı olan daha yüksek çözünürlüklerde daha fazla simülasyon yaparak son sonuçlarını desteklemeyi planlıyorlar.
Profesör Stuart L. Shapiro, “2017 yılında LIGO tarafından yerçekimi dalgalarının eşzamanlı tespiti ve aynı kozmik kaynaktan NASA uyduları tarafından bir gama ışını patlaması, ilk kez bir ikili nötron yıldızı birleşmesinin tanımlandığını söyledi.” Dedi.
“Bu, Multi-Messenger Astronomisinde bir atılım oldu ve Illinois Üniversitesi’nde gerçekleştirdiğimiz gibi göreli manyetohidrodinamiklerde simülasyonları tetikledi. Yine de bu simülasyonların imza özelliklerinin çoğu, sadece bir sonraki nesil yerleşim dalga dedektörleri tarafından tanımlanacak, bu yüksek ve kozmer ekspresörü, yüksek ve kozmer, yüksek ve kozmer, yüksek ve kozmer, yüksek frekansla ilişkili olacak şekilde, menkuller ile ilişkili olacak, m ezinle ilişkili olacak, ikili nötron yıldızlarının. “
