Astronomowie są coraz bliżej określenia źródeł ciągłych fal grawitacyjnych dzięki obserwacjom gwiazdy neutronowej Scorpius X-2. Gwiazda ta gromadzi wokół siebie dysk akrecyjny, dzięki swojemu binarnemu, lżejszemu sąsiadowi.
Dotychczas fale grawitacyjne obserwowano jedynie w formie krótkich impulsów. Teoretycznie możliwe jest jednak wykrycie ciągłych fal tego rodzaju. Aby tak się stało, obiekt wytwarzający takie fale nie może się łączyć – taki scenariusz jest zarezerwowany dla impulsowych fal grawitacyjnych, kiedy to dochodzi do złączenia czarnych dziur lub gwiazd neutronowych. Dlatego w teorii, obiekty niezderzające się mogą być źródłami ciągłych fal grawitacyjnych, acz znacząco słabszych od tych impulsowych.
Artystyczna wizja tworzenia dysku akrecyjnego z materii sąsiedniej gwiazdy w układzie binarnym przez gwiazdę neutronową.
Przypuszcza się, że do tego rodzaju obiektów należą mało masywne rentgenowskie układy binarne. Scorpius X-2 jest idealnym przykładem takiego układu. Odległy o 9 000 lat świetlnych, zawiera gwiazdę neutronową o masie 1,4 Słońca, która akreuje masę z gwiazdy towarzyszącej o masie połowy naszego Słońca. Kiedy gaz z dysku akrecyjnego wpływa na powierzchnię gwiazdy neutronowej, rozgrzewa się drastycznie i zaczyna emitować promieniowanie rentgenowskie. Z czasem, na skutek gromadzenia masy, cały układ staje się asymetryczny. Ta asymetria powoduje zwiększenie momentu pędu układu, który zaczyna przyspieszać swój ruch obrotowy.
Taki przyspieszający układ, ze względu na zwartość jego centrum masy (gwiazdy neutronowej), po osiągnięciu pewnej prędkości, zaczyna on emitować fale grawitacyjne.
Niestety, po analizie danych z trzeciego już cyklu obserwacyjnego laserowych obserwatoriów LIGO, Virgo oraz KAGRA, naukowcy nie byli w stanie wykryć żadnych ciągłych fal grawitacyjnych. To co im się udało, to oszacowanie częstotliwości i siły tego rodzaju ciągłych fal, dzięki czemu wiemy, wykrycia jakiego typu sygnałów możemy się spodziewać w trakcie zaczynającego się w maju następnego, bardziej czułego, cyklu obserwacji.
Wizja artystyczna – czarna dziura i gwiazda neutronowa
Ponadto, obliczenia wskazują, że szybkość przepływu masy z dysku akrecyjnego na gwiazdę neutronową skorelowana jest z okresem jej obrotu, a więc i z częstotliwością emitowanych fal grawitacyjnych. Jednakże, aby układ pozostał w stanie równowagi, a gwiazda neutronowa nie „odleciała”, moment obrotowy generowany przez ruch obrotowy musi być równoważony siłą, biorącą się z emisji fal grawitacyjnym.
Jak mówi Jared Wofford, doktorant z Rochester Institute of Technology w Nowym Jorku, po raz pierwszy badania fal grawitacyjne są skierowane na tego typu układy podwójne. Dodaje, że w nadchodzących latach, naukowcy spodziewają się większej wrażliwości detektora LIGO, a więc i bardziej obiecujących wyników badań.
Podobne badania mogą zarówno pomóc nam zrozumieć mechanizmy stojące za funkcjonowaniem układów podobnych do Scorpius X-2, ale także znacząco lepiej pojąć naturę fal grawitacyjnych.
