В мире астрономии существует множество загадок, и немалое из них связано с процессами конца жизни сверхмассивной звезды. Добавьте сюда сложность столкновений, и вы получите настоящую проблему с чесанием головы на руках. В 2017 году были обнаружены сталкивающиеся нейтронные звезды, и эти данные позволили протестировать новое моделирование с предсказаниями, прекрасно совпадающими с наблюдениями.
Нейтронные звезды — это звездные трупы диаметром не более 10–20 км. Считается, что они образуются, когда сверхмассивная звезда в конце своей жизни становится сверхновой и подвергается гравитационному коллапсу. В результате коллапса останки сжимаются до невероятно высокой плотности, около 450 миллионов миллиардов килограммов на кубический метр (что эквивалентно плотности атомного ядра). Если представить это в контексте, то при гравитационном коллапсе все пространство между компонентами атомных ядер сжимается, образуя гигантский нейтрон в несколько километров в поперечнике!
Кажется, вполне обычным явлением является то, что нейтронные звезды вращаются по орбитам в двойных системах и при этом медленно отдают энергию в виде гравитационных волн. Эти волны подобны волнам в океане: они распространяются сквозь ткань пространства-времени. В конце концов, теряется достаточно энергии, чтобы нейтронные звезды столкнулись, и именно это позволило группам астрономов изучать процессы во время некоторых из самых экстремальных условий, обнаруженных во Вселенной.
Международная группа, в которую вошли Институт гравитационной физики Макса Планка и Потсдамский университет, использовала новый программный инструмент для моделирования физических процессов, возникающих в результате слияния нейтронных звезд (также известных как килоновые звезды). Команда также использовала рентгеновские наблюдения, радиосигналы, расчеты ядерной физики и даже данные земных ускорителей и впервые подключила все это к моделированию.
17 августа группа LIGO/Virgo обнаружила две нейтронные звезды, сталкивающиеся в эллиптической галактике на Гидре. Столкновение было обнаружено на основе наблюдений гравитационных волн и гамма-лучей, и, изучая такие столкновения при высоких энергиях, мы можем узнать больше об образовании тяжелых элементов при экстремальных давлениях и плотностях, намного превышающих те, которые обнаружены в атомных ядрах.
Результаты оказались очень многообещающими, учитывая предсказания, полученные на основе наблюдения за сопоставлением моделей. Сейчас команда проводит дальнейшие наблюдения с помощью детекторов гравитационных волн, выслеживая следующее слияние нейтронных звезд, чтобы снова использовать этот инструмент и еще больше улучшить свою модель.
Источник: Золотая жила столкновения нейтронных звезд.
