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LISA peut révéler la vie secrète et la mort des étoiles avec des ondes gravitationnelles

LISA peut révéler la vie secrète et la mort des étoiles avec des ondes gravitationnelles


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Une équipe intrépide d'astrophysiciens a prédit que les ondes gravitationnelles des étoiles à neutrons doubles - cruciales pour notre compréhension de la vie et de la mort de toutes les étoiles - pourraient être détectées par LISA, un télescope spatial de nouvelle génération.

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Ondes gravitationnelles et étoiles à double neutron

L'équipe - dirigée par Mike Lau, un Ph.D. étudiant au Centre d'excellence de l'ARC pour la découverte des ondes gravitationnelles (OzGrav) - a présenté ses résultats lors du 14e atelier scientifique annuel de l'Institut national australien d'astrophysique théorique (ANITA) 2020. Le document compare son équipe aux paléontologues: "Comme apprendre sur un dinosaure de son fossile, nous reconstituons la vie d'une étoile binaire à partir de leurs fossiles d'étoiles à double neutron. "

Les étoiles à neutrons sont les «cadavres» chauds et extrêmement radioactifs d'une étoile gigantesque après avoir subi une explosion cataclysmique appelée supernova. Une étoile à neutrons double est constituée de deux étoiles à neutrons en orbite dans un même système, ce qui perturbe l'espace-temps environnant, comme des ondes cosmiques se brouillant dans l'univers.

Ces ondulations sont appelées ondes gravitationnelles et ont fait la une des journaux ces dernières années - notamment la détection des ondes en 2015 réalisée par la collaboration LIGO / Virgo. Des ondes gravitationnelles comme celles-ci se produisent lorsque des paires de trous noirs s'enroulent trop près les uns des autres et fusionnent en un seul.

C'est incroyable, mais les scientifiques doivent encore trouver un moyen de mesurer les ondes gravitationnelles créées lorsque deux trous noirs ou étoiles à neutrons ont encore une distance orbitale relativement élevée. Leurs ondes sont plus faibles, mais elles contiennent également des données cruciales sur la vie des étoiles, et pourraient même révéler l'existence de phénomènes entièrement nouveaux dans la Voie lactée.

Flexion de l'espace-temps avec des étoiles à neutrons binaires

La nouvelle étude montre comment l'antenne spatiale interférométrique (LISA) pourrait un jour enregistrer les ondes gravitationnelles d'une paire d'étoiles à neutrons doubles. LISA est un télescope spatial dont le lancement est prévu pour 2034 et constitue un élément essentiel d'une mission plus vaste que l'Agence spatiale européenne (ESA) dirigera. Le télescope spatial est composé de trois satellites synchronisés par des lasers dans un triangle, en orbite autour du Soleil.

Les ondes gravitationnelles serreront et étireront les bras laser de 40 millions de kilomètres du triangle de LISA. Pendant ce temps, un détecteur très sensible surveillera les ondes à oscillation lente - que LIGO et Virgo ne sont actuellement pas capables de détecter.

L'équipe a utilisé des simulations informatiques pour recréer les conditions d'un ensemble d'étoiles à neutrons doubles afin de prédire que dans quatre courtes années de fonctionnement, LISA aura surveillé les ondes gravitationnelles de dizaines d'étoiles à neutrons doubles en orbite synchrone. Les conclusions de l'équipe ont été publiées dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.

Les explosions de supernova frappent les orbites circulaires des étoiles à neutrons qu'elles forment en orbites ovales et elliptiques. En général, les émissions d'ondes gravitationnelles arrondissent l'orbite - ce qui est arrivé pour les étoiles à neutrons doubles précédemment détectées par LIGO et Virgo. LISA, cependant, détectera les étoiles à neutrons doubles lorsqu'elles sont encore à une grande distance l'une de l'autre, permettant aux astronomes de regarder l'orbite ovale initiale.

L'elliptique de l'orbite - qui dépend de l'excentricité de l'orbite - en dira beaucoup aux astronomes sur le type d'étoiles que les deux étaient avant de devenir un système d'étoiles à neutrons doubles. L'un des objets épistémiques les plus intéressants viendra de regarder la distance entre eux, ce qui montrera à quel point chacun a été «frappé» par la supernova qui les a créés.

L'étude des étoiles binaires - des étoiles nées par paire - est truffée d'inconnues. C'est pourquoi - une fois que LISA sera opérationnel dans les années 2030 - les astronomes devraient s'attendre à enregistrer l'activité des étoiles à neutrons doubles, qui révéleront les secrets des étoiles à travers la galaxie.


Voir la vidéo: Ondes gravitationnelles: une nouvelle fenêtre sur lunivers? (Octobre 2022).