Gwiazdy neutronowe mogą się łączyć, a podczas takiego zjawiska dochodzi do gwałtownego wypromieniowania fal grawitacyjnych, które mogłoby zostać zarejestrowane przez współczesną generację detektorów fal grawitacyjnych. Do tej pory sądzono, że takie zjawisko zdarza się raz na około dziesięć lat, nowe oszacowania wskazują, że dużo częściej, nawet raz na rok lub dwa.

Fale grawitacyjne zostały przewidziane przez Alberta Einsteina w ogólnej teorii względności. Astronomowie są w posiadaniu pośrednich dowodów na ich istnienie, jednak fale grawitacyjne nie zostały do tej pory zaobserwowane bezpośrednio.

Nowe oszacowania częstotliwości zachodzenia zjawiska zawdzięczamy odkryciu systemu podwójnego gwiazd neutronowych, składającego się z pulsara PSR J0737-3039 i gwiazdy neutronowej. Obserwacje przeprowadzili naukowcy z Włoch, Australii, Wielkiej Brytanii i Stanów Zjednoczonych, przy pomocy 64 metrowego teleskopu radiowego CSIRO Parkes w Australii.

Gwiazda neutronowa ma bardzo niewielkie rozmiary, ale dużą gęstość. Pulsar to szybko rotująca gwiazda neutronowa, która emituje promieniowanie radiowe.

PSR J0737-3039 i jego kompan są dopiero szóstym znanym systemem gwiazd neutronowych. Gwiazdy znajdują się w Drodze Mlecznej w odległości szacowanej na 1600-2000 lat świetlnych od nas. Odległość między składnikami układu wynosi 800 000 kilometrów, mniej więcej dwa razy więcej niż odległość między Ziemią a Księżycem. Czas obiegu obiektów wynosi niewiele ponad dwie godziny.

Tak szybko rotujące systemy należy modelować z uwzględnieniem ogólnej teorii względności.

Teoria przewiduje, że taki system wytraca energię w postaci fal grawitacyjnych” – mówi autorka pracy, Marta Burgay z Uniwersytetu w Bolonii. – “Gwiazdy odtwarzają taniec śmierci, powoli zbliżając się do siebie“. Za 85 milionów lat zleją się w jedną, produkując błysk fal grawitacyjnych.

Łączenie się pulsara i jego towarzysza. W wyniku złączenia może dojść do powstania czarnej dziury.

Gdyby taki błysk zdarzył się teraz, zostałby wychwycony przez jeden ze współczesnych detektorów fal grawitacyjnych, takich jak LIGO-I, VIRGO czy GEO” – mówi profesor Nicolo D’Amico z Obserwatorium Astronomicznego Cagliari na Sardynii.

Poprzednie oszacowania częstotliwości łączenia się gwiazd neutronowych były oparte na analizie pulsara B1913+16 i jego kompana. Był to pierwszy zbadany relatywistyczny układ podwójny, który wykorzystano do pokazania istnienia fal grawitacyjnych.

Układ pulsara PSR J0737-3039 jest jeszcze bardziej niezwykły, stanowi obecnie najlepsze laboratorium do przetestowania kurczenia się orbity.

Nowo odkryty układ pozwolił zmienić oszacowania częstotliwości zjawiska z dwóch powodów. Po pierwsze ten układ nie będzie istnieć tak długo jak układ PSR B1913+16, a po drugie układy podobny do PSR J0737-3039 są prawdopodobnie bardziej powszechne niż układy podobne do PSR B1913+16.

Te dwa efekty zmniejszają nasze dotychczasowe oszacowanie nawet sześcio, siedmiokrotnie” – mówi dr Dick Manchester z CSIRO Australia Telescope National Facility.

Jednak ostateczne oszacowanie tempa zlewania się gwiazd neutronowych zależy od przyjętego w modelu rozmieszczenia pulsarów w Galaktyce.

Według najbardziej rozpowszechnionego modelu rozmieszczenia pulsarów możemy powiedzieć z 95 procentowa pewnością, że nasze detektory fal grawitacyjnych powinny wykryć zlewanie się gwiazd neutronowych raz na rok lub dwa” – mówi dr Vicky Kalogera, z Instytutu Fizyki i Astronomii z Northwestern University w Illinois.

Oszacowania tempa zlewania się gwiazd dokonano pod wieloma podobnymi założeniami.

“Nowy rezultat to dobra wiadomość dla łowców fal grawitacyjnych” – mówi profesor Andrew Lyne z Jodrell Bank Observatory przy Uniwersytecie Manchesteru. – “Być może uda nam się zaobserwować taką katastrofę raz na kilka lat i nie będziemy na nią musieli czekać przez pół naszej kariery“.

Autor

Anna Marszałek