Οι προσομοιώσεις δείχνουν πώς οι αστρικές συγκρούσεις τροφοδοτούν τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες

Πίστωση: Δημόσιος τομέας Pixabay/CC0

Είναι δύσκολο να προβλεφθεί με βεβαιότητα τι θα συμβεί όταν γιγάντια αστέρια συγκρούονται, αλλά νέες, πρώτες στο είδος του υδροδυναμικές προσομοιώσεις από την ομάδα DEMOBLACK στο Πανεπιστήμιο της Πάντοβα στην Ιταλία υποδηλώνουν μια σειρά από περίεργα αποτελέσματα. Μεταξύ αυτών είναι ο σχηματισμός τεράστιων μαύρων τρυπών σε αστρικά φυτώρια, όπου μεγάλα αστέρια βρίσκονται το ένα κοντά στο άλλο.


Η αστροφυσικός Michela Mapelli θα περιγράψει τη νέα προσομοίωση και τις προβλέψεις της τη Δευτέρα 11 Απριλίου στις 1:30 μ.μ. EDT κατά τη διάρκεια συνεδρίαση Στο Συνεδρίαση APS Απρίλιος 2022. Η υβριδική συνάντηση θα πραγματοποιηθεί στη Νέα Υόρκη και διαδικτυακά. Η Mapelli θα παρουσιάσει τα αποτελέσματά της από προεπιλογή. Θα απαντήσετε επίσης σε ερωτήσεις πολυμέσων κατά τη διάρκεια Online συνέντευξη τύπου στις 10 π.μ. EDT το Σάββατο 9 Απριλίου. Εκτός από τον Mapelli, το έργο DEMOBLACK περιλαμβάνει τους αστροφυσικούς Alessandro Balloni και Guglielmo Costa.

Το μοντέλο του Mapelli προτείνει μια απάντηση σε ένα πιεστικό ερώτημα στον τομέα της αστρονομίας των βαρυτικών κυμάτων: Πώς συνδυάστηκαν δύο μακρινές μαύρες τρύπες για να δημιουργήσουν το GW190521, ένα ισχυρό βαρυτικό κύμα που ανακαλύφθηκε το 2019 από τους Advanced LIGO και Virgo; Το σήμα GW190521 είχε το χαρακτηριστικό σχήμα συγχώνευσης μαύρης τρύπας. Σε αυτή την περίπτωση, ανάμεσα σε δύο προγονικές μαύρες τρύπες είχαν μάζες 85 και 66 . ηλιακές μάζες. Η σύγκρουσή τους είχε ως αποτέλεσμα τα υπολείμματα μιας μαύρης τρύπας με μάζα μεγαλύτερη από 140 φορές τη μάζα του Ήλιου.

Όμως, η συγχώνευση ήταν μια απογοήτευση. ήταν μεγαλύτερη από μαύρες τρύπες αστρικής μάζας, που αποτελείται από τους πυρήνες των αστεριών που έχουν καταρρεύσει, και είναι μικρότερος από τους υπερμεγέθεις πυρήνες. Η μάζα του το έχει ωθήσει σε ένα “κενό μάζας” – ένα εύρος όπου οι φυσικοί δεν ήταν σίγουροι ότι θα μπορούσαν να σχηματιστούν μαύρες τρύπες.

Η Mapelli και οι συνεργάτες της προέβλεψαν αρχικά ότι οι αστρικές συγκρούσεις θα μπορούσαν να οδηγήσουν στο σχηματισμό μαύρων τρυπών στο χάσμα μάζας περίπου ένα χρόνο πριν ανακοινωθεί η παρατήρηση LIGO-Virgo. Ωστόσο, δεν έκαναν υδροδυναμική προσομοίωση μέχρι να μάθουν περισσότερα για το GW190521. «Μας έβαλε να σηκώσουμε τα μανίκια», λέει.

Σύμφωνα με τις προσομοιώσεις του DEMOBLACK, ένας τέτοιος γίγαντας θα μπορούσε να προκύψει όταν μεγάλα αστέρια, όπως αυτά που βρίσκονται πυκνά σε ένα αστρικό φυτώριο, συγχωνεύονται. Προηγούμενες προσομοιώσεις μοντελοποίησαν συγκρούσεις μεταξύ αστεριών χαμηλής και μέσης μάζας, αλλά το έργο του Mapelli περιγράφει για πρώτη φορά τι συμβαίνει μετά τη σύγκρουση των γιγάντων μεταξύ τους. «Κανείς δεν έχει προσομοιώσει τη σύγκρουση αστεριών πολύ μεγάλης μάζας», λέει.

Στη συνάντηση του APS, ο Mapelli θα περιγράψει τις δυναμικές διεργασίες που μπορεί να αποτελούν τη βάση του σχηματισμού τεράστιων δυαδικών μαύρων τρυπών σε νεαρά αστρικά σμήνη. Η προσομοίωση ξεκινά με δύο αστέρια, το ένα από τα οποία είναι μια κύρια ακολουθία, ένα φυσικά μη ανεπτυγμένο αστέρι με μάζα 40 φορές τη μάζα του Ήλιου. «Είναι κυρίως φρέσκο ​​υδρογόνο», λέει. Το άλλο αστέρι είναι πολύ παλαιότερο, έχει μάζα περίπου 60 ηλιακές μάζες και έχει συμπιεσμένο πυρήνα ηλίου. «Αυτό σημαίνει ότι η ακτίνα είναι πολύ μεγάλη, η μάζα είναι μεγάλη και η αντίθεση μεταξύ της πυκνότητας του πυρήνα και του εξωτερικού τμήματος είναι μεγάλη», λέει ο Mapelli.

Σύμφωνα με ορισμένες υποθέσεις, αυτά τα αστέρια θα μπορούσαν να καταρρεύσουν σε μια μαύρη τρύπα με περισσότερες από 50 ηλιακές μάζες. Αυτές οι μαύρες τρύπες, με τη σειρά τους, μπορούν να σχηματίσουν δυαδικά και τελικά να συγχωνευθούν. Σύμφωνα με τον Mapelli, αυτοί οι τύποι αστρικών ανταλλαγών και συγκρούσεων μπορούν να δημιουργήσουν δυαδικές μαύρες τρύπες με μάζες μεγαλύτερες από 40 ήλιους. Οι επαναλαμβανόμενες συγκρούσεις και συγχωνεύσεις μπορούν να δημιουργήσουν μαύρες τρύπες με πολύ μεγαλύτερες μάζες, που κυμαίνονται από περίπου 100 έως 10.000 φορές τη μάζα του Ήλιου.

Δεδομένου ότι η σημείωση GW190521 που αναφέρεται στο Επιστολές Φυσικής Ανασκόπησης Το 2020, οι θεωρητικοί αναζήτησαν μια αυστηρή εξήγηση των δυναμικών διαδικασιών πίσω από αυτό. Μια ανταγωνιστική ιδέα προϋποθέτει ότι εμπλέκεται το δίδυμο αρχέγονες μαύρες τρύπες, που σημαίνει ότι δεν προήλθαν από τους πυρήνες των αστεριών που κατέρρευσαν αλλά έμειναν από το πρώιμο σύμπαν. Ένας άλλος, που υποστηρίζεται από την παρατήρηση ότι η συγχώνευση μπορεί να παρήγαγε μια ηλεκτρομαγνητική λάμψη, πρότεινε ότι η σύγκρουση συνέβη μέσα στον πυκνό δίσκο αερίου που περιβάλλει την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα.

Η Μαπέλι λέει ότι το έργο της δεν αποκλείει αυτές τις άλλες εξηγήσεις. «Δεν είμαστε σίγουροι ότι αυτή η σύγκρουση είναι η μόνη πιθανή εξήγηση για ένα γεγονός όπως το 190521», λέει. “Αυτή η προσομοίωση δεν απορρίπτει τις άλλες προσομοιώσεις. Πρέπει να δούμε τις τρεις από αυτές.”


Εύρεση της πηγής των εξαιρετικά ασύμμετρων δυαδικών αρχείων μαύρης τρύπας


το απόσπασμα: Οι προσομοιώσεις δείχνουν πώς οι συγκρούσεις αστεριών καυσίμωναν τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες (2022, 8 Απριλίου), Ανακτήθηκε στις 9 Απριλίου 2022 από τη https://phys.org/news/2022-04-simulation-star-collisions-fuel-massive.html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Ανεξάρτητα από οποιαδήποτε δίκαιη συναλλαγή για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν επιτρέπεται να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς.

READ  Αυτό το ρόβερ βαθέων υδάτων μελετά την κλιματική αλλαγή εδώ και 7 χρόνια

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *