Symulacja dokładnie pokrywa się z tym, co widzimy podczas zderzenia gwiazd neutronowych

W świecie astronomii istnieje wiele tajemnic, a sporo z nich dotyczy procesów zachodzących pod koniec życia masywnej gwiazdy. Dodaj do tego złożoność kolizji i masz prawdziwy problem drapania głowy. W 2017 roku odkryto zderzające się gwiazdy neutronowe, a dane umożliwiły przetestowanie nowych symulacji z przewidywaniami, które doskonale pasowały do ​​obserwacji.

Gwiazdy neutronowe to ciała gwiazd o średnicy nie większej niż 10–20 kilometrów. Uważa się, że powstają, gdy masywna gwiazda pod koniec swojego życia przechodzi w supernową i ulega zapadnięciu grawitacyjnemu. Zapadnięcie się szczątków powoduje kompresję do niewiarygodnie dużej gęstości, do 450 milionów miliardów kilogramów na metr sześcienny (co odpowiada gęstości jądra atomowego). Aby ująć to w kontekście, pod wpływem zapadania się grawitacyjnego cała przestrzeń pomiędzy składnikami jąder atomowych ulega kompresji, tworząc gigantyczny neutron o średnicy kilku kilometrów!

Wydaje się, że dość powszechne jest, że gwiazdy neutronowe krążą w układach podwójnych, a kiedy to robią, powoli uwalniają energię w postaci fal grawitacyjnych. Fale te są podobne do fal w oceanie, ale rozprzestrzeniają się w strukturze czasoprzestrzeni. Ostatecznie w wyniku zderzenia gwiazd neutronowych tracona jest wystarczająca ilość energii, co umożliwiło zespołom astronomów badanie procesów zachodzących w najbardziej ekstremalnych warunkach występujących we wszechświecie.

Międzynarodowy zespół, w skład którego wchodzi Instytut Fizyki Grawitacyjnej Maxa Plancka i Uniwersytet w Poczdamie, wykorzystał nowe narzędzie programowe do symulacji procesów fizycznych zachodzących w wyniku łączenia się gwiazd neutronowych (tzw. kilonowych). Zespół wykorzystał także obserwacje rentgenowskie, sygnały radiowe, obliczenia z zakresu fizyki jądrowej, a nawet dane z akceleratorów naziemnych i po raz pierwszy wykorzystał cały zespół do symulacji.

17 sierpnia zespół LIGO/Virgo wykrył zderzenie dwóch gwiazd neutronowych w galaktyce eliptycznej na Hydrze. Zderzenie zidentyfikowano poprzez obserwacje fal grawitacyjnych i promieni gamma, a badając takie zderzenia o wysokiej energii, możemy dowiedzieć się więcej na temat powstawania ciężkich pierwiastków przy ekstremalnych ciśnieniach i gęstościach znacznie większych niż te występujące w jądrach atomowych.

Wyniki były bardzo obiecujące, a przewidywania dopasowywały model do obserwacji. Zespół prowadzi obecnie dalsze obserwacje za pomocą detektorów fal grawitacyjnych, śledząc kolejne połączenie gwiazd neutronowych, aby ponownie wykorzystać instrument i ulepszyć swój model.

źródło : Kopalnia złota w przypadku zderzenia gwiazd neutronowych