Les oscillations des étoiles à neutrons binaires avant leur fusion pourraient avoir de grandes implications pour les connaissances que les scientifiques peuvent tirer de la détection des ondes gravitationnelles.
Des chercheurs de l’Université de Birmingham ont démontré la manière dont ces vibrations uniques, causées par les interactions entre les champs de marée des deux étoiles à mesure qu’elles se rapprochent, affectent les observations d’ondes gravitationnelles. L’étude est publiée dans Lettres d’examen physique.
La prise en compte de ces mouvements pourrait faire une énorme différence dans notre compréhension des données prises par les instruments Advanced LIGO et Virgo, mis en place pour détecter les ondes gravitationnelles – des ondulations dans le temps et dans l’espace – produites par la fusion des trous noirs et des étoiles à neutrons.
Les chercheurs visent à avoir un nouveau modèle prêt pour la prochaine campagne d’observation d’Advanced LIGO et des modèles encore plus avancés pour la prochaine génération d’instruments Advanced LIGO, appelés A+, qui doivent commencer leur première campagne d’observation en 2025.
Depuis que les premières ondes gravitationnelles ont été détectées par la collaboration scientifique LIGO et la collaboration Virgo en 2016, les scientifiques se sont concentrés sur l’avancement de leur compréhension des collisions massives qui produisent ces signaux, y compris la physique d’une étoile à neutrons à des densités supranucléaires.
Le Dr Geraint Pratten, de l’Institut d’astronomie des ondes gravitationnelles de l’Université de Birmingham, est l’auteur principal de l’article. Il a déclaré: « Les scientifiques sont désormais en mesure d’obtenir de nombreuses informations cruciales sur les étoiles à neutrons à partir des dernières détections d’ondes gravitationnelles. Des détails tels que la relation entre la masse de l’étoile et son rayon, par exemple, fournissent un aperçu crucial de la physique fondamentale derrière les étoiles à neutrons. Si nous négligeons ces effets supplémentaires, notre compréhension de la structure de l’étoile à neutrons dans son ensemble peut devenir profondément biaisée. »
Le Dr Patricia Schmidt, co-auteur de l’article et professeur agrégé à l’Institut d’astronomie des ondes gravitationnelles, a ajouté : « Ces améliorations sont vraiment importantes. Dans les étoiles à neutrons uniques, nous pouvons commencer à comprendre ce qui se passe au plus profond du noyau de l’étoile, où la matière existe à des températures et des densités que nous ne pouvons pas produire dans des expériences au sol. À ce stade, nous pourrions commencer à voir des atomes interagir les uns avec les autres d’une manière que nous n’avons pas encore vue – nécessitant potentiellement de nouvelles lois de la physique.
Les raffinements imaginés par l’équipe représentent la dernière contribution de l’Université de Birmingham au programme Advanced LIGO. Les chercheurs de l’Institut universitaire d’astronomie des ondes gravitationnelles ont été profondément impliqués dans la conception et le développement des détecteurs depuis les premières étapes du programme. Pour l’avenir, Ph.D. L’étudiante Natalie Williams progresse déjà sur les calculs pour affiner et calibrer les nouveaux modèles.
Geraint Pratten et al, Impact des marées dynamiques sur la reconstruction de l’équation d’état de l’étoile à neutrons, Lettres d’examen physique (2022). DOI : 10.1103/PhysRevLett.129.081102