Mialatt a Virgo és a LIGO fejlesztés alatt állnak, a kutatók elemezték a detektorok harmadik megfigyelési időszakának korai, 2019. áprilisától szeptemberig tartó része alatt gyűjtött adatokat. A kutatók gyorsan forgó neutroncsillagokból érkező folyamatosan sugárzott jeleket kerestek. Ez lehetővé teszi, hogy a jövőbeli hullámkeresések számára új és egyértelmű korlátozásokat állapíthassunk meg. Az elmélet szerint a neutroncsillagok forgás közben, a forgástengely körüli tömegeloszlás aszimmetriája miatt, folyamatos gravitációs hullámokat bocsátanak ki.

Az aszimmetria oka lehet például a szimmetriájuk és a forgástengelyük közötti eltérés, vagy a külső kérgen előforduló kis „hegy” vagy tökéletlenség. A tudósok ilyen gravitációshullám-jelek elemzésével vizsgálhatják meg és tanulmányozhatják e rendkívül érdekes asztrofizikai objektumok belső szerkezetét és összetételét. A LIGO és a Virgo Együttműködés kutatói ezeket a folyamatos jeleket keresték, elsősorban a neutroncsillagokat tartalmazó kettősrendszerekből kibocsátott jelekre összpontosítva. A Földnek keringése és forgása miatt ez a hullám olyan jellegzetes frekvenciamodulációval jelenik meg a detektorokban, amelyet a sugárzó kettősrendszer természete még részletesebben jellemez. Az után sem találtak bizonyítékot modulációra, hogy a nagy jel-zaj arány érdekében az 2019. áprilisától szeptemberig tartó hat hónapos időszakra integrálták az adatfolyamot. A kutatók azonban meghatározták azt a maximális Földtől való távolságot és az ezen a tartományon belül előforduló neutroncsillagok számára megengedett legnagyobb deformációt, amelyet a kutatás képes volt felderíteni, egyértelmű korlátot szabva a jövőbeni elemzésre. Az eredményeket december 25-én tették közzé az arXiv.org oldalon.

Egy másik, ugyanazon a napon kiadott tanulmány egy adott gyorsan forgó neutroncsillagra, az úgynevezett PSR J0537-6910 pulzárra koncentrál, amely Tejútrendszerünk kísérő galaxisában, a Nagy Magellán-felhőben található. Mint minden pulzár, forogása közben ez a pulzár is energiát veszít, de ez az objektum azért különleges, mert ez a leggyorsabban forgó és egyben a legnagyobb energiaveszteséggel rendelkező fiatal pulzár is, amiről tudjunk. Ha mindez az elveszett energia fény lenne, akkor a Nap fényességének körülbelül 100.000-szerese lenne. Az energia egy része valójában gravitációs hullámok formájában sugárzódhatott el, és ha igen, akkor mennyi energia?

Ez az, amit a LIGO, a Virgo és a KAGRA a NICER-rel (a Nemzetközi Űrállomásra telepített, Neutron star Interior Composition Explorer nevű távcső) együttesen elkezdett megvizsgálni, a PSR J0537-6910 pulzárból sugárzott folyamatos gravitációshullám-jel keresésével. Ebben az esetben sem találtak bizonyítékot erre a sugárzásra, de általa ezúttal is új információkat szerezhettünk: a csillag spin-down luminozitásának kevesebb, mint körülbelül 14%-ából keletkezik gravitációshullám-sugárzás. A fennmaradó energiát más mechanizmusokon keresztül kell, hogy kibocsájtsa: például röntgen- és gammasugár-emisszió vagy töltött részecskék gyorsulása által, ami az úgynevezett „pulzárszél” nebulák keletkezéséhez vezet.

Ábrafelirat: Ebben a több hullámhosszon ábrázolt ábrán egy, a Messier 82 (más néven M82, vagy NGC 3034) galaxis közepén található pulzár látható (rózsaszín). A pulzárt a NASA NuSTAR nevű űrtávcsöve fedezte fel, amely kimutatta a pulzár röntgensugárzását.

Kép forrása: NASA/JPL-Caltech

📖 Tudományos cikkek: arXiv, Physical Review D

📖 LIGO hírek