LIRGO и VIRGO обнаруживают встречу нейтронной звезды и черной дыры
— Новости от 7 мая 2019 года —
В 2015 году была обнаружена первая гравитационная волна, почти через сто лет после того, как Альберт Эйнштейн предсказал их существование. Гравитационные волны — это колебания в кривизне пространства-времени. Они происходят, когда массы ускоряются. Эти волны могут путешествовать миллионы световых лет. Однако это очень слабые сигналы. Вот почему они могут быть обнаружены только в крайних случаях, когда очень массивные объекты вращаются с высокой скоростью, например, черные дыры или нейтронные звезды за несколько секунд до их слияния.
Со времени первого обнаружения гравитационной волны у нас была возможность наблюдать множество сигналов слияния нейтронных звезд и слияния черных дыр. Интерферометры LIGO и VIRGO, единственные приборы, способные в настоящее время обнаруживать гравитационные волны, только что начали новые наблюдения месяц назад. Это должно продлиться еще одиннадцать месяцев, и наблюдения уже многочисленны. Интерферометры, расположенные в Соединенных Штатах и Италии, действительно смогли наблюдать пять новых событий. Одно из этих событий особенно интересно.
26 апреля 2019 года LIGO и VIRGO определили необычный сигнал, который может исходить от фатального столкновения нейтронной звезды с черной дырой. Всего за три года команды LIGO и VIRGO могли бы обнаруживать все типы обнаруживаемых событий с помощью своих инструментов, что является доказательством чрезвычайной эффективности этих инструментов. Возможность обнаружить слияние двух черных дыр — одно из самых убедительных доказательств их существования. Если мы рассмотрим изображение черной дыры, полученное с помощью телескопа горизонта событий, история, вероятно, вспомнит, что конец 2010 года был моментом, когда было подтверждено окончательное подтверждение существования этих космических монстров.
Слияния нейтронных звезд могут показаться менее впечатляющими, но они, вероятно, являются наиболее интересными. Когда две черные дыры сливаются, они излучают только гравитационные волны. Это единственный способ обнаружить такое событие. Когда две нейтронные звезды сливаются, они излучают гравитационные волны, а также мощную вспышку света во всех областях электромагнитного спектра. Интерферометры LIGO и VIRGO расположены за тысячи километров друг от друга. Поэтому их можно использовать для определения источника сигнала путем трилатерации. Затем мы можем направить традиционные телескопы на источник этого сигнала, чтобы увидеть, сопровождается ли гравитационный сигнал световым сигналом.
Это то, что произошло в 2017 году при обнаружении слияния нейтронных звезд. Почти 70 обсерваторий на Земле и в космосе смогли записать событие на радио, оптических или гамма-волнах. Способность наблюдать одно и то же событие в электромагнитных волнах и в гравитационных волнах — это появление так называемой мультимедиа-астрономии. Как будто небо веками молча наблюдали, и вдруг заговорили актеры космического шоу.
25 апреля 2019 года было обнаружено новое слияние нейтронных звезд. На этот раз работали только два из трех интерферометров LIGO или VIRGO, что не позволяло очень точно определить местоположение сигнала. Мы до сих пор знаем, что это событие произошло на расстоянии около 5000 световых лет от дома. Эти повторные обнаружения показывают, что такие события, как слияния черных дыр или нейтронных звезд, распространены во Вселенной. Текущий период комментариев будет завершен через один год, что должно позволить идентифицировать сто или около того событий и, возможно, новых открытий.
Нейтронные звезды генерируют вещество в 10 миллиардов раз сложнее, чем металл
— Новости от 25 сентября 2018 года —
Нейтронные звезды — это остатки гигантских взрывов, которые означают конец жизни массивных звезд. Эти взрывы, сверхновые, вызваны гравитационным коллапсом сердца этих звезд. Это создает невероятно плотные маленькие тела, нейтронные звезды. Нейтронные звезды — удивительные звезды по нескольким причинам. Если бы они были немного плотнее, они бы рухнули, чтобы создать черные дыры.
Один кубический сантиметр, взятый с поверхности нейтронной звезды, имел бы массу в несколько сотен миллионов тонн. Эта необыкновенная плотность приносит материю состояниям, которые не совсем понятны. Чем больше вы погружаетесь в сердце нейтронной звезды, тем плотнее становится материя, тем труднее становится ее моделировать. Тем не менее важно понять эти состояния материи, которые могли бы, например, сообщить нам о гравитационной сигнатуре нейтронной звезды, что очень интересно для недавней науки о наблюдении гравитационных волн.
Трио исследователей попыталось смоделировать то, что происходит чуть ниже коры нейтронной звезды, и их результаты очень удивительны. Они попытались рассчитать, как 983 тысячи протонов и 2,3 миллиона нейтронов будут вести себя в среде с очень высокой плотностью. Это звучит просто, но для этого симулятора потребуется около 2 миллионов вычислительных часов. Действительно, каждая частица постоянно взаимодействует со всеми окружающими. Предыдущие симуляции уже привели к гипотезе, что в этих условиях материал создает странные структуры, модель, которая сегодня носит название ядерных макарон.
Таким образом, вырожденное вещество нейтронной звезды спонтанно будет организовано в шары, трубки или листья, в зависимости от глубины. Исследователи, естественно, решили назвать эти состояния гнокки, спагетти или лазаньи. Это ядерные пасты. Новое исследование идет еще дальше в их симуляциях. Американско-канадское трио попыталось определить точку разрушения этих ядерных макарон. Они хотели знать, является ли материал на глубине более плотным и более жестким, чем материал на поверхности. И ответ — да. Эти ядерные макаронные изделия, вероятно, являются самым трудным материалом во Вселенной. Твердость этого материала будет примерно в 10 миллиардов раз больше, чем у металла.
Этот результат также означает, что нейтронные звезды могут непрерывно излучать гравитационные волны. Создание ядерной пасты было бы нерегулярно под земной корой этих звезд, а нейтронные звезды известны своим быстрым вращением. Но огромная нерегулярная масса при быстром вращении также означает наличие гравитационных волн. Модель ядерной макароны будет трудно проверить. Невозможно надеяться воссоздать их в лаборатории, потому что необходимое давление значительно превосходит возможности человеческого гения. На самом деле эти структуры не могут существовать вне нейтронной звезды. Возможно, довольно точная гравитационная волновая обсерватория может показать, что нейтронные звезды излучают гравитационные волны, но наши детекторы все еще имеют некоторый прогресс, чтобы сделать это, прежде чем допускать такое наблюдение.
Изображение NASA / CXC / ASU / J. Hester и др.
источники
