Los astrónomos pronto pueden descubrir objetos extremos que producen continuamente ondas gravitacionales.

El zoológico cósmico contiene objetos tan extraños y extremos que generan ondas gravitacionales. Scorpius X-1 es parte de ese extraño grupo. En realidad es un par binario: una estrella de neutrones en órbita con un compañero estelar de baja masa llamado V818 Scorpii. El par proporciona un objetivo principal para los científicos que buscan las llamadas ondas gravitacionales «persistentes». Estas ondas deben existir, aunque no se ha detectado ninguna, todavía.

«Scorpius X-1 es una de las fuentes más prometedoras para detectar estas ondas gravitacionales persistentes», dijo el profesor John Whelan de la Escuela de Ciencias Matemáticas del Instituto de Tecnología de Rochester. Es el Investigador Principal del Grupo RIT en la Colaboración Científica LIGO, y es parte de un grupo de científicos enfocados en la detección directa de ondas gravitacionales. LIGO es un observatorio de ondas gravitacionales láser, ubicado en Washington y Louisiana. Virgo (en Italia) y KAGRA (en Japón) también buscan ondas gravitacionales, a menudo junto con LIGO.

La búsqueda de ondas gravitacionales en Scorpius X-1

El equipo de Whelan utilizó datos de la tercera ronda de observaciones LIGO-Virgo en su búsqueda de ondas gravitacionales persistentes de Scorpius X-1. «Está relativamente cerca de sólo 9.000 años luz «Fuera», dijo Whelan. Y lo podemos ver muy claramente en rayos X porque la sustancia gaseosa es de estrella compañera en la estrella de neutrones.

A pesar de su brillo, el equipo no detectó el lavado constante de ondas gravitacionales de Scorpius X-1. Esto no significa que las olas no existan. De hecho, sus datos proporcionan objetivos importantes a medida que planean más observaciones de la pareja. Les ayudó a mejorar su metodología de investigación y eventualmente debería conducir al descubrimiento de estas escurridizas ondas.

«Esta investigación ha arrojado la mejor restricción hasta ahora sobre la fuerza potencial de las ondas gravitacionales emitidas por Scorpius X-1», dijo Jared Wofford, PhD, Ciencias y Tecnología Astrofísicas. candidato. «Por primera vez, esta investigación ahora es sensible a los modelos del escenario de equilibrio de torque potencial del sistema, que establece que los torques de la onda gravitacional y la acumulación de materia en la estrella de neutrones están equilibrados. En los próximos años, esperamos incluso mejores sensibilidades de más datos obtenidos a través de las observaciones avanzadas de LIGO están profundizando en el escenario de equilibrio de torsión con la esperanza de realizar la primera detección de onda continua».

Sistema Scorpius X-1

Scorpius X-1 es la fuente de rayos X más potente de nuestro cielo (después del Sol). Fue descubierto por astrónomos en 1962 cuando enviaron un cohete de sondeo con un detector de rayos X al espacio. A lo largo de los años, han descubierto que las poderosas emisiones de rayos X provienen de una estrella de neutrones de 1,4 de masa solar que está devorando material que fluye de su compañera más pequeña de 0,4 de masa solar. El fuerte campo gravitatorio de una estrella de neutrones acelera la materia interestelar cuando cae sobre la estrella. Esto calienta la materia y hace que emita rayos X.

Si bien el sistema es un fuerte emisor de rayos X y es brillante en luz óptica, en realidad se clasifica como un sistema binario de rayos X de baja masa. Los dos objetos tienen un período orbital de 18,9 horas. No está claro si se formaron juntos antes en su historia. Algunos astrónomos sugieren que podrían haberse conocido cuando una estrella masiva se encontró con su joven compañera de cerca en un entorno de cúmulo globular. El compañero más grande eventualmente explotó como una supernova, creando la estrella de neutrones.

Uso de ondas gravitacionales para comprender el par binario Scorpius X-1

La mayoría de nosotros estamos familiarizados con las ondas gravitacionales generadas por la fusión de agujeros negros y/o estrellas de neutrones. La primera detección de estas ondas ocurrió en 2015. Desde entonces, LIGO y sus instalaciones hermanas KAGRA y Virgo han detectado estas ondas «más fuertes» con regularidad. Es importante recordar que estas detecciones registran colisiones específicas, esencialmente eventos «únicos». Sin embargo, no son las únicas fuentes de ondas gravitacionales en el universo. Los astrónomos creen que los objetos masivos que giran cientos de veces por segundo, como las estrellas de neutrones, pueden producir ondas continuas detectables más débiles.

Entonces, ¿qué podría estar causando las ondas en un par binario de estrella de neutrones/estrella compañera? Mira la estructura exterior de las estrellas de neutrones. Los científicos los describen como objetos uniformemente lisos, con fuertes campos gravitatorios y magnéticos. Sin embargo, pueden tener pequeñas irregularidades superficiales (llamadas «montañas»). Estos sobresalen solo fracciones de milímetro por encima de la superficie del «caparazón» de la estrella de neutrones. Las montañas son en realidad distorsiones en esa corteza. Son creados por intensas presiones en el campo electromagnético de la estrella de neutrones.

También es posible que estas deformidades ocurran cuando la rotación del cuerpo se hace más lenta. O tal vez cuando de repente se aceleró. Independientemente de cómo se formen, influyen en los campos magnético y gravitatorio de la estrella de neutrones. Esto puede ser lo que lo está causando. ondas gravitacionales. Si es así, esas montañas pueden ser pequeñas, pero su impacto podría ser enorme.

El desafío ahora es medir esas ondas. Recientemente, Científicos de astronomía Detectará un «lavado» continuo de ondas provenientes de Scorpius X-1. Sus datos les dirán más sobre neutrón estrella misma. También debería dar pistas sobre la dinámica de un par binario a medida que los miembros rotan entre sí.