Вперше в історії вчені змоделювали, як чорна діра розриває нейтронну зірку

Науковці змоделювали у безпрецедентних деталях процес руйнування нейтронної зірки всього за кілька секунд до того, як вона потрапляє у чорну діру. Експерименти, проведені під керівництвом астрофізика Каліфорнійського технологічного інституту Еліаса Моста, показали, як гравітаційні сили чорної діри буквально здирають поверхню зорі, спричиняючи зіркові «землетруси».

Як розповів Мост, кора нейтронної зорі тріскається подібно до земної поверхні під час землетрусу. Такі «зіркові землетруси» створюють потужні магнітні хвилі (Alfvén waves), які проходять крізь магнітосферу зорі. Ці хвилі здатні породжувати радіоімпульси, які можуть бути вловлені телескопами — потенційні сигнали про близьке зіткнення нейтронної зорі та чорної діри.

Дослідникам уперше вдалося врахувати всю фізику процесу за допомогою суперкомп’ютера Perlmutter. Використання графічних процесорів (GPU) дозволило вирішити складні рівняння, що описують взаємодію матерії, гравітації та магнітних полів. Раніше команда працювала над подібними симуляціями близько двох років, але лише GPU-обчислення дозволили досягти необхідної деталізації.

Інша симуляція, також проведена на Perlmutter, показала, що після поглинання нейтронної зорі чорна діра створює величезні ударні хвилі, здатні випромінювати рентгенівське та гамма-випромінювання. Більше того, утворюється короткочасне явище — так званий «пульсар чорної діри»: потужні магнітні вітри, схожі на маяки пульсара, що тривають лише кілька секунд.

Результати дослідників відкривають шлях до спостереження подібних злиттів не лише за допомогою гравітаційних хвиль, а й у світловому діапазоні — радіо, рентгенівському чи гамма-випромінюванні. Надалі вчені планують перевірити, чи такі процеси відбуваються й у інших подвійних системах, поглиблюючи наше розуміння космічних катаклізмів.