Используя суперкомпьютер, команда исследователей из Института гравитационной физики Общества Макса Планка и Японии, впервые полностью смоделировали процесс столкновения черной дыры и нейтронной звезды. В своей работе они рассчитали состояние системы на заключительных этапах орбитального сближения, во время слияния, а также на последующем этапе когда, согласно имеющимся данным, может происходить гамма-всплеск.
Слияние черной дыры и нейтронной звезды
Исследователи изучили два сценария. В одном в слиянии участвовала вращающаяся черная дыра с массой в 5,4 солнечных, в другом ее масса равнялась 8,1 солнечной. Масса нейтронной звезды во всех сценариях превышала массу нашего Солнца в 1,35 раза. Эти параметры были выбраны исходя из предположения, что нейтронная звезда будет разорвана приливными силами со стороны черной дыры.
По словам исследователей, несмотря на то, что весь процесс длится порядка двух секунд, в течение этого промежутку времени происходит очень большое количество событий. Нейтронная звезда завершает последние орбиты, после чего происходит ее разрушение под действием приливных сил, выброс материи, формирование аккреционного диска и джетов.
Гамма-вспышка и золото
Моделирование показало, что примерно 80% материи нейтронной звезды (примерно одна солнечная масса) поглощается черной дырой в течение нескольких миллисекунд. В последующие 10 миллисекунд оставшаяся материя нейтронной звезды формирует однорукавную спиральную структуру.
В дальнейшем часть материи из спирального рукава выбрасывается из системы, в то время как оставшаяся часть, формирует аккреционный диск вокруг черной дыры. Когда этот аккреционный диск выпадает на черную дыру, это приводит к формированию джета электромагнитного излучения, способного производить короткую гамма-вспышку. Исследование также показало, что в потоках извергаемого материала могут присутствовать тяжелые элементы, такие как золото и платина.
Стоит отметить, что на то, чтобы воссоздать двухсекундное событие, суперкомпьютеру «Сакура» потребовалось примерно два месяца. Именно поэтому в таких случаях ученые зачастую ограничиваются моделированием весьма коротких процессов. Однако команда исследователей считает, что лишь сквозная симуляция может дать самосогласованную картину всех процессов. Она уже приступила к работе, целью которой является моделирование слияния двух нейтронных звезд.
Вы также можете почитать о том, как «космическая полиция» открыла спящую черную дыру в соседней галактике.
По материалам https://phys.org
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
