За допомогою суперкомп’ютера, команда дослідників з Інституту гравітаційної фізики Товариства Макса Планка та Японії, вперше повністю змоделювали процес зіткнення чорної діри та нейтронної зорі. У своїй роботі вони розрахували стан системи на завершальних етапах орбітального зближення, під час злиття, а також на наступному етапі, коли згідно з наявними даними, може відбуватися гамма-сплеск.
Злиття чорної діри та нейтронної зорі
Дослідники вивчили два сценарії. В одному у злитті брала участь обертальна чорна діра, з масою у 5,4 сонячних, в іншому її маса дорівнювала 8,1 сонячної. Маса нейтронної зорі у всіх сценаріях перевищувала масу нашого Сонця у 1,35 раза. Ці параметри були вибрані з припущення, що нейтронна зоря буде розірвана приливними силами з боку чорної діри.
За словами дослідників, попри те, що весь процес триває близько двох секунд, протягом цього проміжку часу відбувається дуже багато подій. Нейтронна зоря завершує останні орбіти, після чого відбувається її руйнування під дією приливних сил, викид матерії, формування акреційного диска та джетів.
Гамма-спалах та золото
Моделювання показало, що приблизно 80% матерії нейтронної зорі (приблизно одна сонячна маса) поглинається чорною дірою протягом кількох мілісекунд. У наступні 10 мілісекунд матерія нейтронної зорі, яка залишилася, формує однорукавну спіральну структуру.
Надалі частина матерії зі спірального рукава викидається із системи, у той час, як залишена частина, формує акреційний диск навколо чорної діри. Коли цей акреційний диск випадає на чорну діру, це призводить до формування джета електромагнітного випромінювання, здатного виробляти короткий гамма-спалах. Дослідження також показало, що у потоках виверженого матеріалу, можуть бути важкі елементи, такі як золото та платина.
Варто зазначити на те, що для відтворення двосекундної події, суперкомп’ютеру «Сакура» знадобилося приблизно два місяці. Саме тому в таких випадках вчені часто обмежуються моделюванням коротких процесів. Проте, команда дослідників вважає, що лише наскрізна симуляція може дати самоузгоджену картину всіх процесів. Вона вже розпочала роботу, метою якої є моделювання злиття двох нейтронних зір.
Ви також можете почитати про те, як «космічна поліція» відкрила сплячу чорну діру у сусідній галактиці.
За матеріалами https://phys.org
Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!
Приєднуйтесь: https://t.me/ustmagazine
