Gamma-Ray Bursts

Исследователи из Северо-Западного университета создали модели, показывающие, что слияния нейтронных звезд, а не просто массивные коллапсы звезд, могут привести к длительным гамма-всплескам. Это открытие обогащает наше понимание физики черных дыр и противоречит современным астрофизическим моделям. Источник: SciTechPost.com

Ученые Северо-Западного университета провели первое масштабное численное моделирование, совпадающее с загадочными наблюдениями слияния черной дыры и нейтронной звезды.

В 2022 году группа из Северо-Западного университета предоставила новые наблюдательные данные, свидетельствующие о том, что длинные гамма-всплески (GRB) могут возникнуть в результате столкновения нейтронной звезды с плотным объектом, таким как другая нейтронная звезда или черная дыра, что ранее считалось невероятным.

Другая команда Северо-Запада теперь предлагает объяснение наблюдаемой необычной и чрезвычайно яркой вспышки света.

Они создали первое численное моделирование, отслеживающее эволюцию струи при слиянии черной дыры и нейтронной звезды на больших расстояниях, показав, что образовавшаяся черная дыра может выбрасывать струи из поглощенной нейтронной звезды.

Критическими факторами являются масса газового водоворота (аккреционного диска) вокруг черной дыры и напряженность ее магнитного поля. В массивных дисках с сильным магнитным полем черная дыра выбрасывает короткую исключительно яркую струю, превосходящую любую предыдущую наблюдательную яркость. И наоборот, более слабое магнитное поле в массивном диске приводит к образованию струи, схожей по светимости и продолжительности с загадочным гамма-всплеском (названным GRB211211A), наблюдавшимся в 2021 году и о котором сообщалось в 2022 году.

Это открытие не только проясняет происхождение длинных гамма-всплесков, но и дает представление о природе черных дыр, магнитных полях и аккреционных дисках.

Революционное полномасштабное моделирование эволюции струи слияния черной дыры и нейтронной звезды было приписано Ору Готлибу из Северо-Западного университета.

Это исследование было недавно опубликовано в Astrophysical Journal.

Оре Готлиб из Northwestern объяснил, что ни одно предшествующее численное моделирование не прослеживало последовательно струю от слияния компактных объектов до ее формирования и крупномасштабной эволюции, на что их работа была нацелена впервые. Удивительно, но их результаты совпали с наблюдениями GRB211211A.

Данат Исса из Northwestern, который руководил проектом вместе с Готлибом, описал слияние нейтронных звезд как захватывающий феномен с множеством посланников, производящий как гравитационные, так и электромагнитные волны. Комплексное моделирование всей последовательности слияний было первым в этой области.

Во время исследования Готлиб был научным сотрудником CIERA в астрофизическом центре Northwestern, а сейчас является научным сотрудником Flatiron в Центре вычислительной астрофизики Института Flatiron. Исса, аспирантка факультета физики и астрономии Северо-Западного университета и член CIERA, находится под руководством соавтора Александра Чеховского, доцента физики и астрономии Северо-Западного университета.

Открытие килоновой GRB211211A в декабре 2021 года, первоначально считавшейся результатом коллапса массивной звезды, выявило свидетельства редкой килоновой звезды, возникшей в результате слияния нейтронных звезд. Это открытие, опубликованное в журнале Nature в декабре 2022 года, бросило вызов давнему предположению, что только сверхновые могут создавать длинные гамма-всплески.

Готлиб отметил, что GRB 211211A возродил интерес к происхождению длительных гамма-всплесков, не связанных с массивными звездами, которые, вероятно, возникают в результате слияний компактных двойных звезд.

Космический телескоп Хаббл зафиксировал местоположение GRB 211211A, отмеченное красным.

Готлиб, Исса и их команда попытались смоделировать всю последовательность событий компактного слияния, от предварительного слияния до завершения события GRB. Эта сложная задача ранее не моделировалась из-за ее вычислительных требований. Они разделили сценарий на два моделирования: начиная с этапа до слияния и затем используя его результаты для моделирования после слияния.

Моделирование показало слияние компактных объектов в большую черную дыру. Эта черная дыра притягивала остатки нейтронной звезды, образуя аккреционный диск, прежде чем некоторые обломки были выброшены в виде струи с околосветовой скоростью.

Моделирование показало, что сильное магнитное поле в массивном диске приводит к короткому и невероятно яркому гамма-всплеску, в то время как более слабое магнитное поле создает длительную струю, напоминающую длинные гамма-всплески.

Готлиб отметил, что «длинное» понятие относительное, поскольку гамма-всплески менее двух секунд короткие, а гамма-всплески продолжительностью более двух секунд — длинные. Даже эти краткие события создают серьезные проблемы для моделирования.

Исса подчеркнул, что с помощью суперкомпьютерного моделирования сложно отследить эволюцию этих слияний за несколько секунд.

Готлиб и Исса планируют и дальше совершенствовать свои модели, при этом Исса сосредоточится на включении нейтринного охлаждения для повышения физической точности. Это дополнение призвано обеспечить более детальное понимание процессов слияния нейтронных звезд.

Исследование «Крупномасштабная эволюция секундных релятивистских струй в результате слияния черных дыр и нейтронных звезд» было автором Оре Готлибом, Данатом Иссой и другими и опубликовано 31 августа 2023 года в The Astrophysical Journal Letters (DOI). : 10.3847/2041-8213/aceeff).

Финансирование для этого

Часто задаваемые вопросы (FAQ) о гамма-всплесках

Каково новое открытие о гамма-всплесках?

Исследователи из Северо-Западного университета обнаружили, что длинные гамма-всплески, которые ранее считались вызванными только массивными коллапсами звезд, также могут быть результатом слияния нейтронных звезд. Это открытие бросает вызов устоявшимся астрофизическим теориям и расширяет наше понимание физики черных дыр.

Как слияние нейтронных звезд приводит к возникновению гамма-всплесков?

Слияния нейтронных звезд могут вызвать гамма-всплески за счет образования черной дыры, которая выбрасывает струи материала из поглощенной нейтронной звезды. Процесс зависит от массы аккреционного диска и силы его магнитного поля.

В чем уникальность исследования Северо-Западного университета?

Исследование Северо-Западного университета было уникальным, поскольку оно представило первое крупномасштабное численное моделирование, которое соответствовало наблюдениям за слиянием черной дыры и нейтронной звезды, обеспечивая потенциальное объяснение ранее необъяснимых гамма-всплесков.

Какое значение имеет это открытие?

Это открытие дает новое понимание природы и физики черных дыр, их магнитных полей и аккреционных дисков. Это также расширяет наше понимание происхождения длинных гамма-всплесков, предлагая новый взгляд на эти космические события.

Какова была роль численного моделирования в этом исследовании?

Численное моделирование сыграло решающую роль в этом исследовании, позволив ученым отслеживать эволюцию струи при слиянии черной дыры и нейтронной звезды на больших расстояниях. Этот подход помог им понять, как черная дыра после слияния может запускать струи материала из проглоченной нейтронной звезды.

Подробнее о гамма-всплесках

Вам также может понравиться

Оставить комментарий

* Используя эту форму, вы соглашаетесь с хранением и обработкой ваших данных на этом сайте.

1ТП1Т — веб-ресурс, посвященный предоставлению актуальной информации о быстро меняющемся мире науки и технологий. Наша миссия — сделать науку и технологии доступными для всех через нашу платформу, объединяя экспертов, новаторов и ученых, чтобы поделиться своими знаниями и опытом.

Подписаться

Подпишитесь на мою рассылку, чтобы получать новые сообщения в блоге, советы и новые фотографии. Давайте оставаться в курсе!

© 2023 1ТП1Т

ru_RUРусский