|
Столкновения звезд подпитывают массивные черные дыры
|
|
|
|
Трудно с уверенностью предсказать, что произойдет, когда столкнутся гигантские звезды, но новое, первое в своем роде гидродинамическое моделирование, проведенное командой DEMOBLACK из Университета Падуи в Италии, указывает на ряд экзотических результатов. К ним относится создание массивных черных дыр в звездных питомниках, где большие звезды находятся близко друг к другу. Астрофизик Микела Мапелли расскажет о новой симуляции и ее прогнозах в понедельник, 11 апреля, в 13:30 по восточному поясному времени во время сессии на апрельской встрече APS 2022 года. Гибридная встреча будет проходить в Нью-Йорке и онлайн. Мапелли представит свои выводы виртуально. Она также ответит на вопросы представителей СМИ во время онлайн-пресс-конференции в 10:00 по восточному поясному времени в субботу, 9 апреля. Помимо Мапелли, в проекте DEMOBLACK участвуют астрофизики Алессандро Баллоне и Гульельмо Коста.
|
|
|
|
Модель Мапелли предлагает ответ на насущный вопрос в области астрономии гравитационных волн: как две далекие черные дыры объединились, чтобы создать GW190521, мощную гравитационную волну, обнаруженную в 2019 году Advanced LIGO и Virgo? Сигнал для GW190521 имел характерную форму слияния черных дыр. В данном случае она находилась между двумя черными дырами-прародителями с массами 85 и 66 масс Солнца. Их столкновение породило остаток черной дыры, которая более чем в 140 раз массивнее Солнца. Но слияние было головной болью. Она была больше, чем черные дыры звездной массы, которые образуются из коллапсирующих ядер звезд, и меньше, чем сверхмассивные. Его масса привела его в «массовый разрыв» — диапазон, в котором физики не были уверены, что черные дыры могут образоваться.
|
|
|
Мапелли и ее сотрудники впервые предсказали, что звездные столкновения могут привести к образованию черных дыр в массовой щели примерно за год до того, как было объявлено о наблюдении LIGO-Virgo. Однако они не запускали гидродинамическое моделирование, пока не узнали больше о GW190521. «Это заставило нас засучить рукава», — говорит она. Согласно симуляции DEMOBLACK, такое чудовище может возникнуть, когда объединятся большие звезды, подобные тем, которые находятся в плотно упакованных звездных питомниках. Предыдущие симуляции моделировали столкновения между звездами малой и средней массы, но работа Мапелли впервые описывает, что происходит после столкновения гигантов. «Никто не моделировал столкновение столь массивных звезд, — говорит она.
|
|
|
|
На заседании APS Мапелли расскажет о динамических процессах, которые могут лежать в основе формирования массивных двойных черных дыр в молодых звездных скоплениях. Моделирование начинается с двух звезд, одна из которых является физически неразвитой звездой главной последовательности, примерно в 40 раз массивнее Солнца. «В основном это свежий водород», — говорит она. Другая звезда старше, имеет массу около 60 масс Солнца и имеет компактное ядро ??из гелия. «Это означает, что радиус очень велик, масса велика, а контраст между плотностью ядра и внешней части велик», — говорит Мапелли.
|
|
|
|
По некоторым предположениям, эти звезды могут коллапсировать в черную дыру с массой более 50 солнечных. А эти черные дыры, в свою очередь, могут образовывать бинарные системы и в конечном итоге сливаться. По словам Мапелли, такого рода звездные обмены и столкновения могут привести к образованию двойных черных дыр с массой, превышающей 40 солнц. Повторяющиеся столкновения и слияния могут привести к образованию черных дыр с гораздо большей массой, примерно в 100–10 000 раз превышающей массу Солнца.
|
|
|
|
С момента наблюдения GW190521, о котором сообщалось в Physical Review Letters в 2020 году, теоретики искали строгое объяснение стоящих за ним динамических процессов. Конкурирующая идея утверждает, что двойная система включала первичные черные дыры, что означает, что они возникли не из коллапсирующих ядер звезд, а остались от ранней Вселенной. Другой, подкрепленный наблюдением, что слияние могло вызвать электромагнитную вспышку, предполагает, что столкновение произошло внутри плотного газового диска, окружающего сверхмассивную черную дыру. Мапелли говорит, что ее работа не исключает и других объяснений. «Мы не уверены, что это столкновение — единственное возможное объяснение события вроде 190521», — говорит она. «Эта симуляция не отвергает другие. Нам нужно рассмотреть три из них.
|
|
|
|
Источник
|
