Суперкомпьютер показал последние секунды «жизни» звезды перед падением в черную дыру
Двойная система черной дыры и нейтронной звезды в представлении художника
Суперкомпьютер воспроизвел одно из самых драматических событий в космосе, пишет The Astrophysical Journal Letters.
Сообщается, что с помощью новейших технологий удалось без телескопа понаблюдать за процессом слияния черной дыры и нейтронной звезды.Напомним, и черная дыра звездной массы, и нейтронная звезда представляют собой сжавшиеся бывшие ядра «умерших» массивных светил — то, что остается от них после взрыва сверхновой, то есть сброса внешней оболочки. Судьба звездного ядра, то есть степень его сжатия зависит от массы. При «весе» в 1−2 Солнца оно уменьшается до диаметра всего около 40 километров, в нем разрушаются атомы, и получается невероятно плотный сгусток субатомных частиц, в основном — нейтронов. Если же ядро имеет массу, скажем, 4 Солнц, то оно коллапсирует еще сильнее, его вещество не просто распадается, а в конце концов переходит в неведомое нам состояние, и на месте этого ядра образуется «провал» в пространстве-времени — черная дыра.
Поскольку большинство звезд в космосе — не одиночные, а двойные, тройные и так далее, то повсеместно наблюдаются пары таких «мертвых» звездных ядер. И иногда бывает, что образуются не две черных дыры и не две нейтронные звезды, а черная дыра и пульсар. Кстати, пульсар — это второе название нейтронных звезд: они интенсивно вращаются и при этом «пульсируют» излучением.
Черная дыра, на мгновение превращенная в пульсар после поглощения звезды
Оба этих объекта обладают настолько мощным гравитационным полем, что для них практически неизбежно столкновение и слияние. Но если объединения двух черных дыр или двух пульсаров уже много раз видели, то слияние двух этих разных объектов пока мало изучено. Поэтому астрономам интересно посмотреть, что именно при этом происходит и как это зафиксировать при наблюдениях. Для этого и пригодился суперкомпьютер на базе мощного графического процессора.
Он показал, как нейтронная звезда в момент фатального приближения к черной дыре содрогается, происходят «звездотрясения», и в итоге пульсар разрывается с чудовищным «треском». Сначала из недр пульсара вырывается плазма, а силовые линии его мощнейших магнитных полей распространяют особый тип колебаний — так называемые Альфвеновские волны. А буквально за секунду до окончательного поглощения звезды происходит необычный всплеск радиоволн. Астрономы отметили, что существующие телескопы такой сигнал в космосе уловить не могут, но в пустыне Невада планируют построить новейший массив радиотелескопов, который будет способен фиксировать подобные события.
И наконец, сразу после «гибели» пульсара черная дыра сама на долю секунды превращается в пульсар: испускает точно такие же ритмичные сигналы, какие исходят от нейтронной звезды. Ученые рассказали, что бездна стремится поглотить вещество, но при этом «чужие» магнитные поля ей совершенно не нужны — она их от себя отгоняет, и поэтому вокруг нее при поглощении нейтронной звезды «хлещут» магнитные ветры, которые можно уловить в виде сильнейшего рентгеновского и гамма-излучения. Таким образом, астрономы благодаря этому моделированию получили важнейшую информацию о том, по каким «особым приметам» искать такие события в космосе.
Ранее загадочные волны в космосе выдали присутствие в нем необычных черных дыр.
Астрофизики предложили бесплатный аналог суперколлайдера за 30 млрд долларов
Maximilien Brice, CERN
У Большого адронного коллайдера и даже его будущей еще более мощной версии есть бесплатная альтернатива, пишет Physical Review Letters. Астрофизики выразили мнение, что этой альтернативой могут служить черные дыры, а особенно сверхмассивные — те, что находятся в центрах галактик.
В американском Университете Джонса Хопкинса с иронией отметили, что в нынешних условиях сокращения федерального финансирования науки приходится искать способы проводить исследования максимально экономно. А меж тем в ЦЕРН, в районе Женевского озера, где с 2008 года работает Большой адронный коллайдер, уже выбрали и обследовали место для его новой «мегаверсии» — Future Circular Collider.
По планам, длина окружности его основного кольца составит 90−100 километров против 27-ми у БАК. Физики рассчитывают ускорять в нем частицы до энергий в 100 триллионов электронвольт, что тоже в несколько раз превосходит максимальные возможности БАК. Примерно настолько же дороже обойдется и строительство нового ускорителя. Возведение Большого адронного обошлось в 4,7 миллиарда долларов.
Столкновения протонов и других субатомных частиц на околосветовых скоростях необходимы физикам, чтобы постигать природу материи и принципы устройства Вселенной. Ученые надеялись, что эксперименты в БАК помогут выявить темную материю и многие другие неуловимые частицы, но это не удается, и поэтому остается только ждать появления нового коллайдера. Но ученые заявили, что вовсе не обязательно тратить 40 лет и 30 миллиардов долларов на такой масштабный проект: суперколлайдер можно найти прямо сейчас и совершенно бесплатно.
Как установила современная наука, в центре каждой крупной галактики находится сверхмассивная черная дыра. Более того, есть серьезные подозрения, что такие объекты скрываются также в галактиках карликовых и даже в шаровых звездных скоплениях.
https://vkvideo.ru/video-48265019_456244291
Ближайшая известная сверхмассивная черная дыра — в 26 тысячах световых лет от нас, в центре нашей галактики Млечный Путь. Ее масса составляет более четырех миллионов Солнц. Наблюдать эту черную дыру мы можем в основном благодаря тому, что она окружила себя ярким обрамлением притянутого и поглощаемого вещества — аккреционным диском. В этом диске материя расщеплена на субатомные частицы, которые мчатся на скоростях, сравнимых со скоростью света.
А у черной дыры в центре галактики М87, помимо такого диска, есть еще и два направленных в противоположные стороны огромных потока заряженной плазмы — релятивистские струи. Они образовались от того, что на эту черную дыру «падает» слишком много вещества, она с ним не справляется, и часть отлетает прочь, тоже на трудно вообразимых скоростях.
Все это — наглядные иллюстрации того, что с черной дырой как ускорителем частиц не может сравниться ни один созданный человеком коллайдер. Именно этими ее возможностями и предлагают воспользоваться астрофизики. Они рассказали, что часто в процессе поглощения плазмы сверхмассивная черная дыра вращается вокруг своей оси. При этом ее аккреционный диск иногда движется в обратном направлении. И это как раз то, что нужно для «получения» лучшего коллайдера во Вселенной: благодаря такому «встречному движению» возле горизонта событий происходят столкновения частиц с энергиями в десятки, если не в сотни тэраэлектронвольт.
Остается только выявлять продукты этих столкновений: нейтрино, электроны, позитроны, а может быть, и такие частицы, о которых мы даже не знаем. Многие из них уже сейчас можно выявлять. Астрофизики привели в пример нейтринную обсерваторию IceCube в Антарктиде. Стоит упомянуть и Байкальский нейтринный телескоп.
Ранее ученым удалось без помощи телескопа понаблюдать, что происходит в момент падения нейтронной звезды в черную дыру.
Свежие комментарии