Науковці дуже хочуть з’ясувати, що можна спостерігати під час злиття нейтронних зір. Для цього вони використали японський суперкомп’ютер Fugaku для моделювання усіх етапів цього процесу.
Злиття нейтронних зір
Злиття нейтронних зір — це надзвичайно важливий і складний процес, який багато що може розповісти про фізику Всесвіту навколо нас. Досі він спостерігався тільки за допомогою детекторів гравітаційних хвиль, які не так вже і багато можуть розповісти про цей процес. Однак нове дослідження підказує, як можна дізнатися про все це більше.
Вчені давно вже знають, що шлях для розуміння злиття нейтронних зір лежить через мультиспектральну астрономію, тобто через спостереження цих подій у купі різних діапазонів хвиль. Однак це достатньо короткочасні події, й для того, аби щось про них дізнатися, потрібно заздалегідь знати, що саме шукати та чого очікувати.
Річ у тім, що на процеси при зіткненні й злитті чорних дір сильно впливає теорія відносності. Через це до недавнього часу вчені мали лише дуже обмежені моделі таких процесів — надто складними вони є для обчислень. Та завдяки японському суперкомп’ютеру Fugaku дослідникам вдалося провести найтриваліше й найдетальніше моделювання таких подій на сьогодні.
Що показала змодельована подія
Насправді вся симуляція займає лише 1,5 секунди, й для цього знадобилося близько 130 млн процесоро-годин роботи. При цьому на різних етапах було завантажено від 20 до 80 тис. окремих процесорів.
Усього за 1,5 секунди змодельовані нейтронні зорі з масами 1,25 та 1,65 сонячних встигають зробити п’ять обертів одна навколо одної, рухаючись по спіралі та поступово втрачаючи енергію. Далі відбувається випромінювання гравітаційних хвиль і злиття у чорну діру.
Після злиття навколо залишкової чорної діри утворюється диск матерії. У диску магнітне поле посилюється намотуванням силових ліній та динамо-ефектами. Взаємодія зі швидким обертанням чорної діри потім ще більше посилює магнітне поле. Це створює відтік енергії вздовж осі обертання об’єкта, який зрештою породжує гамма-імпульс.
Тепер науковці точно знають, у якому діапазоні варто досліджувати злиття чорних дір, і як саме має виглядати сигнал, що супроводжує ці події.
За матеріалами phys.org
