новости космоса
5612 23
09 марта 2020 20:09:07

Что произойдет при столкновении черной дыры и нейтронной звезды?

Астрономы до сих пор не видели столкновения между черной дырой и нейтронной звездой, но они предсказывают, что такое столкновение высвободит огромное количество энергии, но, неожиданно, может не генерировать никакого обнаруживаемого света, говорится в новом исследовании.

Эти результаты показывают, как ключевые параметры слияния черных дыр и нейтронных звезд, такие как количество обнаруживаемого света и масса сталкивающихся объектов, могут пролить свет на факторы, способствующие слиянию, такие как динамика, которая привела к этим столкновениям.

И черные дыры, и нейтронные звезды - это «трупы» звезд, погибших в катастрофических взрывах, известных как сверхновые, вспышки, которые могут заставить звезду ненадолго затмить все другие звезды в галактике. Когда звезда становится сверхновой, ее ядро сжимается под действием силы собственного гравитационного притяжения. Если этот остаток достаточно массивен, он может образовать черную дыру, гравитация которой настолько сильна, что даже свет не может вырваться из нее. Менее массивное ядро образует нейтронную звезду, названную так потому, что ее гравитация достаточно сильна, чтобы раздавить протоны вместе с электронами, образуя нейтроны.

До сих пор ученые были свидетелями слияния черных дыр с другими черными дырами и слияния нейтронных звезд с другими нейтронными звездами. Астрономы теперь ждут первого обнаружения черной дыры сливающейся с нейтронной звездой, - столкновения, которое может дать кладезь идей относительно эволюции звезд и общей теории относительности Эйнштейна, лучшего описания того, как работает гравитация.

У исследователей есть два способа наблюдать эти гигантские слияния. Они могут искать свет или электромагнитное излучение, которые излучают столкновения, включая радиоволны, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовые лучи, рентгеновские и гамма-лучи. Или же они могут попытаться обнаружить рябь в ткани пространства и времени, известную как гравитационные волны.

В настоящее время ученые имеют прочную теоретическую основу того, как могло бы выглядеть слияние между нейтронной звездой и черной дырой, если бы два объекта были рождены из двойных звезд (пар звезд, которые вращаются друг вокруг друга) в относительной изоляции от всего остального вокруг них.

«Две звезды проходят через свои эволюционные стадии, оказывая влияние друг на друга - например, разделяя общую оболочку [облако газа], перенося материю от одной к другой [и] увеличивая или уменьшая свои взаимные расстояния», - сказал автор исследования Мануэль Арка Седда, астрофизик из Гейдельбергского университета в Германии.

Предыдущие исследования показали, что слияния черных дыр и нейтронных звезд могут происходить до 100 раз в год на миллиард кубических парсеков объема, эквивалентного примерно 34,7 миллиарда кубических световых лет.

Однако многое остается неясным относительно того, как эти мертвые звезды могут взаимодействовать, когда они окружены звездами в плотном скоплении - до миллионов звезд. Теперь Арка Седда считает, что этот сценарий может существенно отличаться от изолированных слияний.

Арка Седда провел 240 000 компьютерных симуляций поведения пар нейтронных звезд и черных дыр в плотных скоплениях. Он сосредоточился на сценариях, в которых двойная пара, состоящая из нейтронной звезды и звезды-компаньона, столкнулась с черной дырой, а черная дыра и звезда-компаньон столкнулись с нейтронной звездой. Он варьировал массы и орбиты всех этих объектов, а также основные свойства других звезд в скоплении, такие как их элементный состав и скорость.

Одно из необычных открытий состояло в том, что в плотных скоплениях черная дыра и нейтронная звезда могут сливаться, не порождая никакого видимого света, хотя это слияние все равно породит необычайное количество гравитационных волн. Это может произойти, когда нейтронная звезда погружается в черную дыру, не превращаясь в горячие, яркие клочки. Такой сценарий проще, когда черная дыра более чем в 10 раз больше массы Солнца - достаточно большая, чтобы поглотить нейтронную звезду.

Еще одним отличием этих слияний внутри плотных скоплений от изолированных является то, что они часто обладают более тяжелыми черными дырами, которые в среднем более чем в 20 раз превышают массу Солнца. Для сравнения, в изолированных слияниях между черными дырами и нейтронными звездами масса черной дыры часто имеют массу примерно в семь раз больше массы Солнца, но не более 20. Эти данные подробно описаны в отдельном исследовании, опубликованному в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society в 2018 году.

Также исследование показывает, что если бы слияния между черными дырами и нейтронными звездами происходили в плотных скоплениях, они обладали бы уникальными свойствами, которые ученые могли бы использовать, чтобы отличить эти слияния от изолированных, отмечается в исследовании.

Гравитационно-волновые обсерватории, такие как миссия Европейского космического агентства "Лазерная интерферометрическая космическая антенна" (LISA), запуск которой запланирован на 2034 год, могут обнаружить такие слияния в плотных скоплениях, если они происходят примерно на таком же расстоянии от Земли, как галактика Андромеда - ближайший галактический сосед Млечного Пути. В будущем, более продвинутые гравитационно-волновые обсерватории смогут обнаруживать более близкие слияния.

В будущем Арка Седда планирует смоделировать тяжелое звездное скопление с примерно несколькими миллионами звезд, «учитывая все звезды одновременно и проверяя слияний нейтронной звезды и черной дыры», сказал он. Однако он отметил, что это будет масштабное начинание.

Арка Седда подробно изложил свое исследование в интернете 5 марта в журнале Communications Physics.


(Добавил: RoboAstroNews)

комментарии
1
paragonn2249 · 09-03-2020

Недавно, в результате совместной работы ученых-физиков и ученых-математиков, черные дыры обрели еще одно свойство - оказывается, они попросту не могут существовать в реальном мире (с).
Лучшая оценка фантастической теории ОТО. Но людям трудно отказаться от сказки. Кому-то нравится в неё верить, а кому-то, как автору статьи, ещё и зарабатывать деньги на расчётах свойств не существующих в природе объектов.

2
Nablydatel93 · 09-03-2020

Сенсация!
- Что произойдёт с молекулами газа при столкновении?
...
Очень забавно то, что звёзды сталкиваются только теоретически.

3
Leonid3137 · 09-03-2020

"..черные дыры ... попросту не могут существовать.." (с)paragonn22
А как вы полагаете нейтронные звёзды, в т. ч. пульсары, могут существовать?

4
dengess193 · 10-03-2020

мнение наобум:
Наверное перед самим ГС НЗ будет разрываться как гравитационными приливными силами так и временнЫми искажениями. Конечно бОльшая часть энергии взрыва НЗ (а он неизбежен) растянется по ГС. Причём отчасти из-за растяжения времени в этой области. Если какая-то часть ЭМ излучится прочь, то это скорее будет сигнал в крайне низких частотах, как результат влияния растяжения времени.ИМХО!

5
Pourquoi16 · 10-03-2020

///В будущем, более продвинутые гравитационно-волновые обсерватории смогут обнаруживать более близкие слияния./// ???
Это опять особенности перевода или для непосвященных здесь есть "зарытая собака" ?
Уважаемый dengess! (к.4) поясните пожалуйста, о чем Вы ведете речь, о горизонте событий или о нейтронной звезде, "которая будет разорвана ВРЕМЕННЫМИ искажениями"

6
dengess193 · 10-03-2020

Pourquoi, и о том и о другом.

7
pervokursnik44 · 10-03-2020

dengess1, (4), тоже подумал о физике пересечения ГС. По физике и НЗ и ЧД плотные штучки, по-моему сравнительно одинаковой плотности.
При такой плотности они бешено вращаются всей своей массой и не факт, что синхронно. При столкновении может получиться много тепла и трения.
И ещё интересно. Они-то сольются, но для постороннего наблюдателя по идее этот процесс тормознется навечно или нет?

8
viktorchibis38 · 10-03-2020

Pervokursnik (7), ответьте, хотя бы сами себе, на вопрос – За какое время пучок протонов совершает один оборот в Большом адронном коллайдере?
А ведь он летит там почти со скоростью света.
Замедление времени в гравитационном поле или на высоких скоростях – это замедление скорости ВНУТРЕННИХ физических процессов, протекающих ВНУТРИ объектов, находящихся в данных условиях. Для внешнего стороннего наблюдателя (для нас) ничего не меняется. Протон облетает кольцо коллайдера за время T = L / V.
.
PS: «Привет» принципу относительности систем отсчета.

9
Leonid3137 · 10-03-2020

"..по идее этот процесс тормознется навечно.." (с)pervokursnik
Вы имеете ввиду "замедление" времени от скорости и гравитации? Так гравитационные волны от слияния чёрных дыр звёздных масс и слияния двух нейтронных звёзд наглядно показывают быстрое окончание процесса :-)
Орбитальная скорость при вращении у горизонта событий не более 0.707... скорости света и даже при падении по радиусу в чёрную дыру скорость на уровне горизонта не превышает 0.786... световой. При этих скоростях замедление времени около 1.41 -- 1.62, что далеко от бесконечности.

10
Leonid3137 · 10-03-2020

"..А ведь он летит там почти со скоростью света.." (с)viktorchibis
А мы-то наблюдаем извне, и нам замедление времени протона до лампочки. Но если бы у протона была рация для связи с нами, то мы эту скорость заметили весьма наглядно. :-))

11
andromeda829 · 10-03-2020

Законы физики--это некие рамки, выдуманные человеком, однако мирозданью и вселенной глубоко наплевать и на человека, и на законы, выдуманные им...

12
pervokursnik44 · 10-03-2020

Понял, люди! Спасибо!

13
Pourquoi16 · 10-03-2020

Уважаемый dengess! Прошу извинить меня за назойливость , но не могли бы Вы хотя бы на пальцах объяснить механизм разрыва нейтронной звезды временными искажениями?

14
Leonid3137 · 10-03-2020

Pourquoi, ударение на первом слоге :-)))

15
paragonn2249 · 10-03-2020

А как вы полагаете нейтронные звёзды, в т. ч. пульсары, могут существовать?
_____________________________________________________________
Раньше я, как все, был уверен в существовании нейтронных звёзд. Теперь сильно сомневаюсь, можно сказать, отрицаю их существование. Особенно я возмущён тем, что пульсарам приписывают неимоверную скорость вращения. На мой взгляд, это полный бред. Никакое материальное тело не может вращаться с такими скоростями, потому что его разорвёт центробежная сила инерции. Которая, кстати, мощнее силы притяжения.

16
Leonid3137 · 10-03-2020

paragonn22, прочитайте про звезду-гостью от 04.07.1054 года в восточных (китайских, корейских) хрониках -- была видна даже днём. По сегодняшнему это взорвалась сверхновая. Сейчас на этом месте Крабовидная туманность, а в центре этой туманности видимая в телескоп искорка -звёздочка и эта звёздочка мерцает ~30 раза в секунду.
Это ФАКТ, и он не зависит от того, что вы считаете его бредом!

17
paragonn2249 · 10-03-2020

Это ФАКТ, и он не зависит от того, что вы считаете его бредом!
_____________________________________________________
Некая звёздочка мерцает с частотой ~30 раза в секунду. Но нет доказательств, что эта звёздочка является нейтронной звездой и по какой причине она мерцает. Не сомневайтесь, я скоро найду альтернативное объяснение этому феномену.

18
dengess193 · 10-03-2020

Pourquoi, сразу поясню. Я не настаиваю так как: "мнение наобум" + ИМХО! © 4.п
Но навскидку представил картину. НЗ вращается вокруг своей оси. И в какой-то момент одно её полушарие почти касается ГС чёрной дыры и испытывает замедление относительно противоположного полушария, которое испытывает куда меньшее замедление времени. Очевидно чем ближе к ГС, тем явнее изменение времени.
Возможно эта разница повлияла бы на форму НЗ. Даже не смотря но сверхплотность этого объекта. Диформация тут может быть сложная. Но полагаю она разрушительна. Или хотябы должна сильно разогреть вещество НЗ.

19
Pourquoi16 · 11-03-2020

Уважаемый Leonid3! Спасибо , Вы избавили меня от мучительных волнений относительно собственного здоровья.

20
Pourquoi16 · 11-03-2020

Уважаемый dengess1! Мне сложно представить каким образом замедление времени на одной части нейтронной звезды создаст дополнительную деформацию, а вот присутствующие большие градиенты силы притяжения несомненно будут иметь место.
И по величине (ИМХО) они наверное будут превышать предполагаемые Вами силы., к тому же действовать они будут не только в момент касания ГС.Тем не менее Ваша гипотеза интересная , но требует дополнительных усилий.

21
viktorchibis38 · 11-03-2020

Dengess, Pourquoi, что это Вы так зациклились на моменте касания ГС? Он что у Вас материальный?
Я считаю так – при погружении НЗ наполовину за ГС, мы перестаем видеть эту погрузившуюся половину НЗ и всё. Другой вопрос – динамика роста приливных сил и соотнесения их с ядерными силами сцепления нейтронов в НЗ. Это конечно можно посчитать. Но в реальных АД есть еще эффект соударения и трения компонент АД друг о друга. Но его оценить может только Leonid.
.
Дальше, ближе к сингулярности, всё это конечно разорвет (или раздавит) на симплы-спиральки. Но это уже другая история. (ИМХО)

22
Bong53 · 11-03-2020

(18) или покатится по ГС т.н.ЧД яки яблоко по столу.
Сильное граввзаимодействие в т.н.НЗ есть? Есть. (Судя "мат-данным")
Момент вращения и сильный есть? Есть. (Судя по "мат-данным" снова)
Резкое замедление при соприкосновении есть? Есть. (судя по моделям)
Ну и вот. Моментальное изменение момента вращения и вектора движения.:))

23
Bong53 · 11-03-2020

А то еще и отскочит и (страшно представить) от тн.ЧД улетит... :))

написать комментарий наверх
Для добавления комментария необходимо зарегистрироваться, а затем войти на сайт используя свой логин и пароль.

Если Вы уже зарегистрировались, но забыли пароль - воспользуйтесь нашим разделом восстановления пароля.

© 2002-2020. Все права защищены. AstroNews.ru | Перепечатка любых материалов сайта без разрешения редакции запрещена!