Графики сравнения плотности (справа) и температуры (слева) двух различных моделей слияния нейтронных звезд (сверху и снизу) примерно через 5 миллисекунд после слияния, как видно сверху. Фото: Джейкоб Филдс, Университет штата Пенсильвания.
В исследовании, опубликованном в The Astrophysical Journal Letters, исследователи исследовали слияния нейтронных звезд с помощью THC_M1, компьютерного кода, который моделирует слияния нейтронных звезд и учитывает искривление пространства-времени из-за сильного гравитационного поля звезд, а также нейтринные процессы в плотных звездах. иметь значение.
Исследователи проверили тепловое воздействие на слияние, варьируя удельную теплоемкость в уравнении состояния, которое измеряет количество энергии, необходимое для повышения температуры вещества нейтронной звезды на один градус. Чтобы обеспечить надежность результатов, исследователи провели моделирование с двумя разрешениями. Они повторили эксперименты с более высоким разрешением и более приближенной нейтринной обработкой.
Когда две нейтронные звезды вращаются вокруг друг друга, они испускают рябь в пространстве-времени, называемую гравитационными волнами. Эта рябь вытягивает энергию с орбиты, пока две звезды в конечном итоге не столкнутся и не сольются в один объект. Ученые использовали суперкомпьютерное моделирование, чтобы изучить, как поведение различных моделей ядерной материи влияет на гравитационные волны, высвобождаемые после этих слияний. Они обнаружили сильную корреляцию между температурой остатков и частотой этих гравитационных волн. Детекторы следующего поколения смогут отличать эти модели друг от друга.
Ученые используют нейтронные звезды в качестве лабораторий для исследования ядерной материи в условиях, которые невозможно исследовать на Земле. Они используют современные детекторы гравитационных волн, чтобы наблюдать за слияниями нейтронных звезд и узнавать, как ведет себя холодная сверхплотная материя. Однако эти детекторы не могут измерить сигнал после слияния звезд. Этот сигнал содержит информацию о горячей ядерной материи.
Будущие детекторы будут более чувствительны к этим сигналам. Поскольку они также смогут отличать разные модели друг от друга, результаты этого исследования предполагают, что будущие детекторы помогут ученым создать более качественные модели горячей ядерной материи.
В этой работе использовались вычислительные ресурсы, доступные в Национальном научно-вычислительном центре энергетических исследований, Питтсбургском суперкомпьютерном центре и Институте вычислений и науки о данных Университета штата Пенсильвания.
Информация от: Министерством энергетики США.
