Вперше в історії вчені змоделювали екстремальне злиття чорної діри та нейтронної зірки

Науковці Каліфорнійського технологічного інституту (Caltech) вперше детально змоделювали одну з найекстремальніших подій у Всесвіті — злиття чорної діри та нейтронної зірки. За допомогою суперкомп’ютерів вони виявили, що в останню секунду перед поглинанням нейтронної зорі чорна діра викликає потужні землетруси на її поверхні. Це руйнує кору зорі, а магнітне поле, немов струна, починає сильно вібрувати, створюючи хвилі, схожі на «удари бича». Такі процеси генерують спалахи радіо- та рентгенівського випромінювання, які потенційно можна зафіксувати телескопами.

Симуляції показали: коли чорна діра підтягує до себе нейтронну зорю, її кора тріскає подібно до кори Землі під час землетрусу, а магнітні поля породжують потужні хвилі — Альфвена. Це явище не лише руйнує зорю, а й викидає магнітизовану плазму у космос, створюючи гігантські ударні хвилі. Саме вони можуть бути джерелом коротких, але надзвичайно сильних радіо- і рентгенівських спалахів, що триватимуть частки секунди.

Дослідники також виявили у симуляціях явище, яке вони назвали «чорною дірою-пульсаром». Після злиття залишок магнітного поля нейтронної зорі обертається навколо чорної діри, утворюючи магнітний вітер, що за короткий час імітує спалахи, схожі на пульсари (надпотужні космічні маяки). Такий об'єкт швидко втрачає магнітне поле, але встигає випромінити короткі імпульси рентгенівських або гамма-променів.

Гравітаційні хвилі, які супроводжують ці злиття, вже фіксують обсерваторії LIGO й Virgo. Але нові симуляції дозволяють астрономам орієнтуватися, які електромагнітні сигнали треба шукати разом із гравітаційними, щоби заздалегідь зафіксувати подію — наприклад, перед катастрофою зорі. Команда Caltech працює над вдосконаленням передбачення таких сигналів, щоб у майбутньому телескопи могли миттєво наводитися на джерело й фіксувати спалахи в реальному часі.

Такі дослідження поглиблюють розуміння фізики найенергійніших явищ у Всесвіті, допомагають пояснити походження швидких радіоспалахів (FRB) і розкривають процеси, які досі залишалися невидимими для сучасної астрономії.