График в ложных цветах, показывающий плотность массы в экваториальной (внизу) и меридиональной, или «южной» (вверху) плоскостях остатка слияния нейтронных звезд примерно через 100 миллисекунд после слияния. Кредит: Дэвид Радис
В результате столкновения нейтронных звезд появляется новый небесный объект, называемый остатком, окутанный тайной. Ученые все еще разгадывают его секреты, включая вопрос о том, коллапсирует ли он в черную дыру и как быстро это может произойти.
Ученые из Университета штата Пенсильвания использовали суперкомпьютерное моделирование с гидродинамикой общего релятивистского нейтринного излучения, чтобы понять внутреннюю структуру этих остатков слияния нейтронных звезд. Они также изучали, как остаток остывает, испуская нейтрино.
Наблюдая за тем, как нейтронные звезды сливаются в космосе, ученые получают представление о том, как ядерная материя ведет себя в экстремальных условиях, которые невозможно воспроизвести на Земле.
Ядерная материя — это гипотетическая субстанция, состоящая из протонов и нейтронов, удерживаемых вместе сильным взаимодействием. Особый интерес для ученых представляет вопрос о том, может ли давление сильного взаимодействия остановить образование черных дыр.
Для исследования, опубликованного в The Astrophysical Journal, ученые использовали вычислительные ресурсы, доступные через Национальный центр научных исследований в области энергетики Министерства энергетики, Суперкомпьютерный центр Лейбница в (Германия) и Институт вычислений и науки о данных в Университете штата Пенсильвания.
Исследователи обнаружили, что остатки слияния нейтронных звезд состоят из центрального объекта, наделенного большей частью массы системы, окруженного кольцом горячей материи, находящейся в быстром вращении, которое содержит небольшую долю массы, но большую долю углового момента.
В отличие от большинства звезд, внутренний остаток имеет более высокую температуру на своей поверхности, чем в своем ядре, поэтому не ожидается образования конвективных струй, поскольку остаток остывает за счет испускания нейтрино.
Это исследование является отправной точкой для выявления астрономических сигналов, которые могут помочь ответить на вопросы о нейтронных звездах и образовании черных дыр.
Дополнительная информация: Дэвид Радис и др., Ab-initio General-relativistic Neutrino-radiation Hydrodynamics Simulations of Long-lived Neutron Star Merger Remnants to Neutrino Cooling Timescales, The Astrophysical Journal (2023). DOI: 10.3847/1538-4357/ad0235
Информация о журнале: Astrophysical Journal
Предоставлено Министерством энергетики США
