Чорна діра розриває нейтронну зірку менш ніж за 2 секунди (відео) [ Редагувати ]

Майже сім років тому дослідники Гравітаційно-хвильової обсерваторії лазерного інтерферометра (LIGO) вперше виявили гравітаційні хвилі. Їхні результати були представлені світові через шість місяців і наступного року принесли команді відкриттів Нобелівську премію з фізики.

З тих пір було помічено загалом 90 сигналів, які були створені подвійними системами двох чорних дір, двох нейтронних зірок або однієї з них. Останній сценарій відкриває деякі дуже цікаві можливості для астрономів.

Використовуючи дані, зібрані в результаті трьох виявлених злиттів чорної діри та нейтронної зірки, команда астрофізиків з Японії та Німеччини змогла змоделювати повний процес зіткнення чорної діри з нейтронною зіркою.

Вони розрахували усе: стан системи на заключних етапах орбітального зближення, під час злиття, а також на наступному етапі, коли може відбуватися гамма-сплеск. Дослідники вивчили обидва сценарії.

Моделювання злиття чорної діри та нейтронної зірки. Авторство: Кіотський університет

В одному в злитті брала участь чорна діра, що обертається, з масою в 5,4 сонячних, в іншому — її маса дорівнювала 8,1 сонячної. Маса нейтронної зірки у всіх сценаріях перевищувала масу нашого Сонця у 1,35 рази.

Незважаючи на те, що увесь процес триває близько двох секунд, протягом цього проміжку часу відбувається дуже багато подій. Нейтронна зірка завершує останні оберти, після чого відбувається її руйнування під дією приливних сил, викид матерії, формування акреційного диска та джетів.

При цьому 80% матерії нейтронної зірки поглинається чорною діркою протягом кількох мілісекунд. Протягом наступних 10 мс матерія, що залишилася, нейтронної зірки формує однорукавну спіральну структуру.

Після завершення злиття акреційний диск впав у чорну діру, спричинивши сфокусований струменевий потік електромагнітного випромінювання та матерії. Цей струмінь виходить із полюсів, подібно до того, що часто спостерігається в активних галактичних ядрах, і може призвести до короткого гамма-спалаху.

Найцікавіше те, що створення моделі злиття тривалістю дві секунди потребувало обчислювальної потужності мейнфрейму тривалістю два місяці безперервної роботи.

Команда також поділилася деталями свого моделювання в анімації через Youtube-канал Інституту гравітаційної фізики Макса Планка.

Ліворуч симуляція показує профіль щільності у вигляді синіх і зелених контурів, лінії магнітного поля, які пронизують чорну діру, показані у вигляді рожевих кривих, а речовина, викинута із системи, у вигляді хмарних білих мас. Праворуч напруженість магнітного поля злиття зображена пурпуровим кольором, тоді як лінії поля виглядають як світло-блакитні криві.

Стаття, яка описує відкриття вчених, була опублікована в науковому журналі Physical Review D під керівництвом професора YITP Кото Хаясі.

Нагадаємо, що раніше була розкрита загадка створення надмасивних чорних дір.