¿Qué cosas puede ver LIGO que LISA no puede, y viceversa?

Los astrónomos de CNET descubren dos estrellas ferozmente rápidas atrapadas en una espiral de la muerte cita a Kevin Burdge, autor principal del nuevo artículo en Nature General relativistic orbital decay in a seven-minute-orbital-period eclipsing binary system (¿sin ArXiv?) y un doctorado . candidato en física en Caltech como diciendo:

LIGO puede ver cosas que LISA no puede, y LISA puede ver algunas cosas que LIGO no puede, y hay un puñado de cosas que podrían pasar de ser visibles en LISA a LIGO con el tiempo".

¿Existe una forma sencilla de comprender qué "cosas" se incluyen en qué categorías?

LIGO es un observatorio de ondas gravitacionales basado en tierra y se usa junto con Virgo , mientras que LISA significa Laser Interferometer Space Antenna y será un interferómetro de detección GW basado en un trío de satélites en una órbita heliocéntrica que sigue a la Tierra.


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Orbitografía e interferómetro de naves espaciales LISA: revolución periódica anual en órbita heliocéntrica

Orbitografía e interferómetro de las naves espaciales LISA: revolución periódica anual en órbita heliocéntrica.

Respuestas (1)

Los detectores de ondas gravitacionales tienen un rango de frecuencia al que son sensibles.

En el caso de LIGO se trata de 10Hz a 1kHz. El límite inferior lo impone el ruido sísmico, el límite superior el "ruido de disparo" (básicamente no tener suficientes fotones para muestrear la diferencia de trayectoria del interferómetro a altas frecuencias).

LISA está en el espacio y no tiene el problema del ruido sísmico. Sin embargo, todavía hay un límite superior determinado por el ruido de disparo. Según tengo entendido, LISA no usará ni podrá usar el mismo tipo de disposición de cavidad resonante que usa LIGO para aumentar la potencia efectiva del láser y, por lo tanto, la cantidad de fotones en el aparato. Por lo tanto, el límite de frecuencia superior para LISA es más como 1 Hz.

Así que ahora a tu pregunta. Lo que LIGO puede ver y LISA no, son ondas gravitacionales con frecuencias de 10-1000 Hz. Los fenómenos astronómicos que conducen a tales ondas son la fusión de sistemas binarios compactos con masas estelares, púlsares asimétricos que giran rápidamente y quizás explosiones de supernovas.

Los GW de baja frecuencia solo se pueden ver con LISA. Esto incluiría sistemas binarios estelares con períodos orbitales de más de 10 segundos, fusionando agujeros negros supermasivos y tal vez GW del Big Bang.

¿Qué podría pasar de ser observable en LISA a ser observable en LIGO? En principio, la fusión de cualquier sistema binario da como resultado un aumento gradual de la frecuencia y la amplitud. Los binarios de masa estelar, estrella de neutrones o agujero negro pueden alcanzar frecuencias de alrededor de 1 kHz antes de fusionarse, pero barren frecuencias más bajas antes de eso, pero con amplitudes mucho más bajas. Quizás la mejor apuesta sería la fusión de agujeros negros de masa intermedia con masas de 10 3 a 10 4 masas solares, que tendrían frecuencias de fusión de decenas de Hz, pero una amplitud significativa a frecuencias mucho más bajas antes de la fusión.

Supongo que la implicación de la cita que diste es que este binario enano blanco inspirador recién descubierto podría ser otra posibilidad. No creo que eso sea correcto. Tiene un período orbital de 7 minutos, lo que la coloca en el dominio de frecuencia de LISA (las GW emitidas tienen el doble de la frecuencia orbital), pero debido a que las enanas blancas son físicamente más grandes que las estrellas de neutrones, la frecuencia máxima en la fusión (en algún momento en el futuro) será ser de unos pocos Hz y no visible para LIGO.