Revolucionarna Simulacija Sudara Neutronskih Zvijezda
Znanstvenici su razvili najdulju i najkompleksniju simulaciju do sada, koja prikazuje sudar binarnih neutronskih zvijezda. Ova članak istražuje kako taj događaj dovodi do formiranja crne rupe i emitiranja mlaznog toka, te kako će ova inovacija značajno poboljšati buduće promatranje ovakvih sudara.
Prekretnica u Astronomiji
Prvo promatranje gravitacijskih valova iz sudara neutronskih zvijezda bilo je ključna točka u astronomiji, označavajući uspon višenosačke astronomije. Danas ne istražujemo svemir samo svjetlom, već također koristeći gravitacijske valove i neutrinos, čime se otvaraju nove mogućnosti za razumijevanje univerzuma.
Što su Neutronske Zvijezde?
Neutronske zvijezde nastaju iz masivnih zvijezda koje su prošle kroz supernovu. Ovi objekti su izuzetno gusti, s nevjerojatnim svojstvima. Primjerice, žličica materijala neutronskih zvijezda teži koliko i cijela planina!
Važnost Sudara Neutronskih Zvijezda
- Sudar neutronskih zvijezda proizvodi gravitacijske valove.
- Generira gama-žarek.
- Stvara teške kemijske elemente, poput zlata i platine.
Tijekom ovih nuklearnih transformacija, neutrini – izuzetno lagani čestici koje slabo interagiraju s materijom – izbijaju u svemir. Međutim, simulacija ključnih 1,5 sekundi tog kaosa zahtijevala je primjenu napredne fizike i posebno znanje.
Ažuriranje Sa Simulacijama
Istraživači su koristili Einsteinovu teoriju opće relativnosti, emisiju neutrina i interakciju snažnih magnetskih polja s visokom gustoćom materije unutar fuzionirajućih neutronskih zvijezda. Ova materija, poznata kao “nuklearna tjestenina”, zahtijevala je 130 milijuna CPU sati za simuliranje tih 1.5 sekundi, koristeći između 20,000 i 80,000 CPU-a superračunala Fugaku.
“Predviđanje višemesažnih signala iz spajanja binarnih neutronskih zvijezda od temelja je izuzetno teško. Sada smo uspjeli,” izjavio je Kota Hayashi, istraživač na Max Planck institutu za gravitacijsku fiziku. “Izvršili smo najdulju i najkompleksniju simulaciju sudara neutronskih zvijezda do danas.”
Rezultati Simulacije
Istraživački tim simulirao je dvije neutronske zvijezde, jednu s masom od 1.25 puta većom od Sunca i drugu 1.65 puta većom. Tijekom tih 1,5 sekundi, neutronske zvijezde su se okretale jedna oko druge pet puta, gubeći orbitalnu energiju kroz gravitacijske valove. Sudar dovodi do trenutnog kolapsa neutronskih zvijezda u crnu rupu, oslobađajući gravitacijske valove koje možemo detektirati pomoću današnjih opservatorija.
Osim crne rupe, materija iz sudara formira disk oko crne rupe. Snažna magnetska polja neutronskih zvijezda dodatno su pojačana brzim okretanjem crne rupe, što akcelerira materiju u mlaz duž osi okretanja. “Vjerujemo da ovaj protok energije duž osi crne rupe, vođen magnetskim poljima, pokreće gama-žarek,” objasnio je Masaru Shibata, direktor odjela za računalnu relativističku astrofiziku.
Zaključak
Simulacija potvrđuje očekivano emitiranje neutrina iz ovih događaja te doprinosi razumijevanju kilonova – oblaka bogatog teškim elementima. “Ono što smo saznali o formiranju mlazova i dinamici magnetskih polja bitno je za naše tumačenje i razumijevanje sudara neutronskih zvijezda i njihovih povezanih fenomena,” dodao je Shibata.
Ova značajan naučni rad objavljen je u časopisu Physical Review Letters, označavajući novi korak u razumijevanju kozmoloških fenomena.
