Ученые очень хотят выяснить, что можно наблюдать во время слияния нейтронных звезд. Для этого они использовали японский суперкомпьютер Fugaku для моделирования всех этапов этого процесса.
Слияние нейтронных звезд
Слияние нейтронных звезд — это чрезвычайно важный и сложный процесс, который многое может рассказать о физике Вселенной вокруг нас. До сих пор он наблюдался только с помощью детекторов гравитационных волн, которые не так уж и много могут рассказать об этом процессе. Однако новое исследование подсказывает, как можно узнать обо всем этом больше.
Ученые давно уже знают, что путь для понимания слияния нейтронных звезд лежит через мультиспектральную астрономию, то есть через наблюдение этих событий в куче различных диапазонов волн. Однако это достаточно кратковременные события, и для того, чтобы что-то о них узнать, нужно заранее знать, что именно искать и чего ожидать.
Дело в том, что на процессы при столкновении и слиянии черных дыр сильно влияет теория относительности. Из-за этого до недавнего времени ученые имели только очень ограниченные модели таких процессов — они слишком сложны для вычислений. Но благодаря японскому суперкомпьютеру Fugaku исследователям удалось провести самое длительное и детальное моделирование таких событий на сегодняшний день.
Что показало смоделированное событие
На самом деле вся симуляция занимает всего 1,5 секунды, и для этого понадобилось около 130 млн процессоро-часов работы. При этом на разных этапах было загружено от 20 до 80 тыс. отдельных процессоров.
Всего за 1,5 секунды смоделированные нейтронные звезды с массами 1,25 и 1,65 солнечных успевают сделать пять оборотов друг вокруг друга, двигаясь по спирали и постепенно теряя энергию. Далее происходит излучение гравитационных волн и слияние в черную дыру.
После слияния вокруг остаточной черной дыры образуется диск материи. В диске магнитное поле усиливается намоткой силовых линий и динамо-эффектами. Взаимодействие с быстрым вращением черной дыры затем еще больше усиливает магнитное поле. Это создает отток энергии вдоль оси вращения объекта, который в конце концов порождает гамма-импульс.
Теперь ученые точно знают, в каком диапазоне следует исследовать слияние черных дыр, и как именно должен выглядеть сигнал, сопровождающий эти события.
По материалам phys.org
