Вчені вбивають зірки в комп'ютерній симуляції. Але навіщо?

Щоб розгадати таємниці чорних дір, командаавстралійських астрофізиків імітує віртуальні зірки - а потім неодноразово вбиває їх. Але про все по порядку: 12 апреля 2019 року обсерваторії LIGO і VIRGO виявили гравітаційні хвилі - брижі в просторі-часі, яка з'явилася в результаті незвичайного космічного події - злиття двох чорних дір. На відміну від десяти раніше описаних випадків, в яких дві чорні діри мали рівну або майже рівну масу, в цій події, названому GW190412, зіткнулися дві різні чорні діри: маса однієї з них перевищувала масу іншої в три або чотири рази. Нагадаю, що чорні діри - це остання стадія еволюції масивних зірок, яка може тривати мільйони років. Ось чому комп'ютерна симуляція може багато розповісти вченим про екстремальні космічних події.

Обертові чорні діри в поданні художника виглядають так

Подвійна зірка або подвійна система - це система з двох гравітаційно пов'язаних зірок, які обертаються по замкнутих орбітах навколо загального центру мас.

Злиття чорних дір

Вчені з ARC Centre of Excellence forGravitational Wave Discovery (OzGrav) представили світу альтернативне пояснення недавно відкритого злиття чорних дір. Стаття опублікована в журналі Astrophysical Journal Letters. Згідно з отриманими результатами, якщо ізольовані парні зірки, що обертаються навколо один одного, породжують зливаються чорні діри, то вони природним чином створюють первородного, більш важкі чорні діри, які обертаються дуже повільно.

Дослідники також відзначають, що принаймні одна з зливаються чорних дір повинна була обертатися навколо своєї осі.

Керуючись кращими сучасними моделямиеволюції масивних зірок в подвійних системах, можна зробити висновок про те, що більш масивна або «важка» чорна діра в обертається дуже повільно, тоді як «легша» - навпаки - дуже швидко, - пишуть автори наукової роботи.

Читайте також: Вчені зафіксували найпотужніший за всю історію спостережень вибух наднової

Нагадаю, що один з найсильніших типів вибухівв космосі - це вибух наднової - явище, яке знаменує собою останній етап еволюції масивних зірок, що супроводжується різкою зміною яскравості зірки з подальшим загасанням. Незважаючи на те, що вибух наднової може здатися народженням зірки, насправді це її смерть.

Чорна діра, що обертається по орбіті з набагато меншим партнером, породила гравітаційні хвилі

Ще більше статей про нашу планету і інші космічні об'єкти, що борознять простори космічного океану ви знайдете на нашому каналі в Яндекс.Дзен. Там регулярно виходять статті, яких немає на сайті.

Наднові з колапсом ядра - одні з найяскравіших об'єктів у Всесвіті,які також знаменують собою народження чорних дір і нейтронних зірок. Гравітаційні хвилі, виявлені дослідниками, допомагають їм краще зрозуміти астрофізику чорних дір і нейтронних зірок. Як би там не було, моделюючи ці руйнівні події знову і знову, вчені сподіваються зрозуміти, як формуються і поводяться справжні чорні діри.

Коли газова оболонка зірки розриваєтьсяекстремальними приливними силами, що надаються парної зіркою, повільно обертається центральне ядро ​​зірки залишається позаду і в кінцевому підсумку коллапсирует в повільно обертається чорну діру. Той же процес, як правило, застосуємо і до другої, більш легкої зірці, яка в кінцевому підсумку коллапсирует в меншу чорну діру. І хоча цю інтерпретацію важко підтвердити, майбутні дослідження злиттів чорних дір дозволять більш точно протестувати цю модель.

Приєднуйтесь до обговорення цього та інших дивовижних відкриттів астрономії в нашому Telegram чаті

Навіщо астрономам комп'ютерна симуляція?

У той час як детектори гравітаційних хвильвиявляють такі космічні події, як народження нової чорної діри або злиття двох чорних дір, на просторах нескінченно розширення Всесвіту (зауважте, з прискоренням), існують події, які наші прилади не в змозі виявити. Ось тут-то на перший план і виходять комп'ютерні симуляції. Моделюючи загибель зірок в десятки разів потужніших, ніж наше Сонце, дослідники можуть передбачити, як будуть виглядати гравітаційні хвилі, що випускаються цими вибухами.

Так виглядає вибух наднової в поданні художника

Щоб виявити колапс ядра наднової за допомогою гравітаційних хвиль, астрофізики повинні передбачити, як буде виглядати сам сигнал гравітаційної хвилі. Суперкомп'ютери, що моделюють ці космічнівибухи, дозволяють дослідникам зрозуміти їх складну фізику. Більш того, результати моделювання дозволяє передбачити, що побачать детектори при вибуху зірки і визначити її спостережувані властивості.

До речі, в одній зі статей присвяченихдослідженням космосу за допомогою комп'ютерних програм, я розповідала про вражаюче відкриття вчених, які створили вісім мільйонів всесвітів всередині комп'ютера. Рекомендую до прочитання.

Отримані результати, як пише Futurism.com з посиланням на прес-реліз дослідження, допоможуть астрофізикам визначити хвилі, що випускаються реальної наднової з колапсом ядра. Таким чином, коли буде побудовано наступне покоління детекторів гравітаційних хвиль, що астрономи не будуть шукати наосліп.