Una mejor comprensión del funcionamiento interno de las estrellas de neutrones conducirá a una mayor comprensión de la dinámica subyacente al funcionamiento del universo y también podría ayudar a impulsar tecnologías futuras, dijo Nicholas Younes, profesor de física de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. Un nuevo estudio dirigido por Younes detalla cómo los nuevos conocimientos sobre las fuerzas de marea aisladas dentro de sistemas de estrellas de neutrones dobles o binarios contribuirán a nuestra comprensión del universo.
“Las estrellas de neutrones son núcleos de estrellas en colapso y la materia estable más densa del universo, mucho más densa y fría que las condiciones que pueden producir las colisiones de partículas”, dijo Yunes, quien también es director fundador del Centro de Estudios Avanzados de Illinois. el universo “La mera existencia de estrellas de neutrones nos dice que existen propiedades invisibles relacionadas con la astrofísica, la física gravitacional y la física nuclear que desempeñan papeles importantes en el funcionamiento interno de nuestro universo”.
Sin embargo, muchas de estas propiedades antes invisibles se volvieron observables con el descubrimiento de las ondas gravitacionales.
“Las propiedades de las estrellas de neutrones imprimen las ondas gravitacionales que emiten. Estas ondas luego viajan millones de años luz a través del espacio hasta detectores en la Tierra, como el Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser Avanzado y la colaboración de Virgo”, dijo Younes. “Al detectar y analizar las ondas, podemos inferir las propiedades de las estrellas de neutrones y aprender sobre su estructura interna y la física en juego en sus entornos extremos”.
Como físico gravitacional, Yunes estaba interesado en determinar cómo las ondas gravitacionales codifican información sobre las fuerzas de marea que distorsionan la forma de las estrellas de neutrones y afectan sus movimientos orbitales. Esta información puede brindarles a los físicos más información sobre las propiedades dinámicas de los materiales de las estrellas, como la fricción interna o la viscosidad, “lo que puede darnos una idea de los procesos físicos de desequilibrio que resultan en la transferencia neta de energía en el sistema”, dijo Younes.
Utilizando datos del evento de ondas gravitacionales identificado como GW170817, Younes, junto con los investigadores de Illinois Justin Ripley, Abhishek Hegde y Rohit Chandramouli, utilizaron simulaciones por computadora, modelos analíticos y sofisticados algoritmos de análisis de datos para verificar los sistemas estelares detectables por ondas gravitacionales. El evento GW170817 no fue lo suficientemente fuerte como para realizar mediciones directas de la viscosidad, pero el equipo de Younes pudo imponer las primeras limitaciones observacionales sobre qué tan grande puede existir una viscosidad dentro de una estrella de neutrones.
Los resultados del estudio fueron publicados en la revista. Astronomía de la naturaleza.
“Este es un importante paso adelante, especialmente para ICASU y la U. de I.”, dijo Younes “Durante los años 70, 80 y 90, Illinois fue pionero en muchas de las principales teorías detrás de la física nuclear, particularmente aquellas asociadas con las estrellas de neutrones. Este legado puede continuar a través del acceso a los datos de los detectores avanzados LIGO y Virgo, posible gracias a las colaboraciones. “A través de ICASU y décadas de experiencia nuclear, las habilidades en física ya están aquí”.
Esta investigación fue apoyada por una beca para completar tesis universitarias de posgrado de la Universidad de Illinois y la Fundación Nacional de Ciencias.