În februarie 2016, oamenii de știință care lucrează la Observatorul Laser Interferometru Gravitational-Wave (LIGO) au făcut istorie când au anunțat prima detectare a undelor gravitaționale. Din acel moment, studiul undelor gravitaționale a avansat considerabil și a deschis posibilități noi studiului Universului și legilor care îl guvernează.
De exemplu, o echipă de la Universitatea din Frankurt am Main a arătat recent cum pot fi utilizate undele gravitaționale pentru a determina modul în care stelele masive de neutroni pot ajunge înainte de a se prăbuși în găurile negre. Acest lucru a rămas un mister de când au fost descoperite pentru prima dată stele neutronice în anii '60. Și cu o limită de masă superioară acum stabilită, oamenii de știință vor putea dezvolta o mai bună înțelegere a modului în care materia se comportă în condiții extreme.
Studiul care descrie descoperirile lor a apărut recent în revista științifică Jurnalele Astrofizice Scrisori sub titlul „Utilizarea observațiilor cu valuri gravitaționale și relațiile cvasi-universale pentru a constrânge masa maximă a stelelor neutre”. Studiul a fost condus de Luciano Rezzolla, catedra de astrofizică teoretică și directorul Institutului de fizică teoretică de la Universitatea din Frankfurt, cu asistența oferită de studenții săi, Elias Most și Lukas Wei.
De dragul studiului lor, echipa a luat în considerare observații recente făcute cu privire la evenimentul cu val gravitațional cunoscut sub numele de GW170817. Acest eveniment, care a avut loc pe 17 august 2017, a fost a șasea undă gravitațională descoperită de Observatorul cu unde gravitaționale cu laser (LIGO) și Observatorul Virgo. Spre deosebire de evenimentele anterioare, acesta a fost unic prin faptul că părea a fi cauzat de coliziunea și explozia a două stele neutronice.
Și în timp ce alte evenimente au avut loc la distanțe de aproximativ un miliard de ani-lumină, GW170817 a avut loc la numai 130 de milioane de ani lumină de Pământ, ceea ce a permis detectarea rapidă și cercetarea. În plus, pe baza modelării care a fost realizată luni după eveniment (și folosind date obținute de Observatorul cu raze X Chandra), coliziunea a părut să fi lăsat în urmă o gaură neagră ca rămășiță.
De asemenea, echipa a adoptat o abordare „relații universale” pentru studiul lor, dezvoltat de cercetătorii de la Universitatea Frankfurt în urmă cu câțiva ani. Această abordare implică faptul că toate stelele neutronice au proprietăți similare care pot fi exprimate în termeni de cantități fără dimensiuni. Combinate cu datele GW, au ajuns la concluzia că masa maximă a stelelor neutronice care nu rotesc nu poate depăși 2,16 mase solare.
După cum a explicat profesorul Rezzolla într-un comunicat de presă al Universității din Frankfurt:
„Frumusețea cercetării teoretice este că poate face predicții. Teoria are însă nevoie disperată de experimente pentru a restrânge unele incertitudini. Prin urmare, este destul de remarcabil faptul că observarea unei singure fuziuni binare de stele cu neutroni care a apărut la milioane de ani-lumină, combinată cu relațiile universale descoperite prin lucrarea noastră teoretică ne-au permis să rezolvăm o ghicitoare care a văzut atât de multe speculații în trecut. "
Acest studiu este un bun exemplu al modului în care pot coincide cercetările teoretice și experimentale pentru a produce modele mai bune de predicție publicitară. La câteva zile de la publicarea studiului lor, grupurile de cercetare din SUA și Japonia au confirmat în mod independent constatările. La fel de semnificativ, aceste echipe de cercetare au confirmat rezultatele studiilor folosind abordări și tehnici diferite.
În viitor, astronomia cu unde gravitaționale este de așteptat să observe multe alte evenimente. Și cu metode îmbunătățite și modele mai precise la dispoziția lor, astronomii sunt susceptibili să învețe și mai multe despre cele mai misterioase și puternice forțe de lucru din Universul nostru.
