Cientistas do Centro de Excelência para Descoberta de Ondas Gravitacionais da ARC (OzGrav) descreveram uma maneira de determinar a população de nascimento de estrelas de nêutrons duplos - alguns dos objetos mais densos do universo formados em estrelas massivas em colapso. O estudo publicado recentemente observou diferentes estágios de vida desses sistemas estelares de nêutrons.

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 eles se formaram e evoluíram. Até aqui, houve apenas dois sistemas estelares de nêutrons duplos detectados por detectores de ondas gravitacionais; Contudo, muitos deles foram observados na radioastronomia.

Uma das estrelas de nêutrons duplos observadas em sinais de ondas gravitacionais, chamado GW190425, é muito mais massivo do que aqueles em populações galácticas típicas observadas na 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. estudante Shanika Galaudage, da Monash University, investigou como combinar observações de ondas gravitacionais e de rádio.

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 alcançar uma melhor compreensão desses 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, "diz 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 podem 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 pesados ​​sistemas estelares de nêutrons duplos podem não precisar de um cenário de fusão rápida para explicar a falta de observações em populações de rádio. "Descobrimos que GW190425 não é um outlier quando comparado com a população mais ampla de estrelas de nêutrons duplos, "diz o co-autor do estudo Christian Adamcewicz, da Monash University. "Então, esses sistemas podem ser raros, mas eles 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 gravitacionais e de rádio, nosso modelo fornece uma explicação natural para o porquê de tais estrelas de nêutrons duplos massivas não serem comuns em populações de rádio, "acrescenta o co-autor Dr. Simon Stevenson, um pesquisador de pós-doutorado OzGrav na Swinburne University of Technology.