Слияние двух нейтронных звёзд, космические столкновения между двумя очень плотными остатками звёзд, состоящими преимущественно из нейтронов, были предметом многочисленных исследований в области астрофизики из-за их увлекательной физики и возможных космологических последствий. Предыдущие исследования были направлены на моделирование и лучшее понимание этих событий с помощью вычислительных методов, предназначенных для решения уравнений общей теории относительности Эйнштейна в экстремальных условиях, таких как те, которые присутствуют во время слияний нейтронных звёзд.
Исследователи из Института гравитационной физики Общества Макса Планка (Институт Альберта Эйнштейна), Института теоретической физики имени Юкавы, Университета Чиба и Университета Тохо недавно провели самое длительное на сегодняшний день моделирование слияний двух нейтронных звёзд, используя фреймворк для моделирования взаимодействий между магнитными полями, веществом высокой плотности и нейтрино, известный как фреймворк нейтрино-радиационной магнитогидродинамики (MHD).
Их [симуляция](https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.134.211407), описанная в Physical Review Letters, показывает возникновение джета, в котором доминируют магнитные поля, из [места слияния](https://phys.org/tags/merger/), за которым следует коллапс системы двух нейтронных звёзд в чёрную дыру.
«В 2019 году [детекторы гравитационных волн](https://phys.org/tags/gravitational+wave+detectors/) зафиксировали событие, возникшее в результате слияния двух нейтронных звёзд, которое привело к образованию чёрной дыры сразу после слияния», — рассказал Phys.org Кота Хаяси, первый автор статьи. «Эта работа направлена на выяснение динамики слияния и после слияния такой быстро коллапсирующей системы и предсказание мульти messenger сигналов (гравитационных волн, электромагнитного излучения, нейтринного излучения) от ожидаемого события».
Моделирование, проведённое Хаяси и его коллегами, включает две нейтронные звезды с массами 1,25 и 1,65 массы Солнца. Их моделирование основано на так называемом уравнении состояния SFHo, математической модели, описывающей поведение материи в экстремальных условиях (например, при экстремальных температурах, плотностях и давлениях), таких как внутри нейтронных звёзд.
«Мы провели моделирование, включающее эволюцию гравитационного поля, нейтринного излучения, [магнитного поля](https://phys.org/tags/magnetic+field/) и гидродинамику», — пояснил Хаяси. «Все эти эффекты играют решающую роль в системе. Мы развивали систему до рекордных 1,5 секунд реального времени, используя японский суперкомпьютер Fugaku».
Исследователи наблюдали, что после слияния система двух нейтронных звёзд, которую они смоделировали, быстро коллапсировала в чёрную дыру, окружённую турбулентным аккреционным диском, вращающейся дискообразной структурой. Этот диск, движимый магниторотационной нестабильностью, способствует выбросу массы и создаёт так называемый поток Пойнтинга (то есть поток энергии, переносимый электромагнитными полями). Это привело к возникновению джета, движимого магнитным полем, с яркостью, эквивалентной примерно 10⁴⁹ эрг/с вдоль оси вращения чёрной дыры.
«Это первая работа, в которой обнаружено возникновение джета, движимого магнитным полем, в результате слияния двух нейтронных звёзд, которое привело к образованию чёрной дыры сразу после слияния», — сказал Хаяси.
«Это показывает, что такая система может привести к гамма-всплеску, наиболее энергетическому взрыву во Вселенной. Мы выяснили, что магнитное поле, которое управляет джетом, генерируется в постмерджерном аккреционном диске с помощью механизма, называемого динамо», — добавил Хаяси.
Моделирование, проведённое Хаяси и его коллегами, проливает новый свет на сложную физику слияний двух нейтронных звёзд, показывая, что, когда за такими слияниями следует образование чёрных дыр, они также могут привести к возникновению джета, в котором доминируют магнитные поля. В будущем это может помочь улучшить существующие астрофизические теории, потенциально связывая модели слияний нейтронных звёзд с моделями, описывающими производство гамма-всплесков (то есть кратковременных взрывов высокоэнергетического излучения с очень короткими длинами волн).
«Это исследование в основном было сосредоточено только на динамике слияния, выбросе массы и запуске джета», — добавил Хаяси. «Необходимы дальнейшие детальные исследования, посвящённые электромагнитному излучению, основанному на этом моделировании, чтобы интерпретировать ожидаемые наблюдения».
«Более того, ускорение джета, которое составляет более 99,9% скорости света, подразумевается из наблюдений гамма-всплесков и не зафиксировано в текущем моделировании. Необходимы будущие исследования для выяснения процесса ускорения, чтобы полностью понять [гамма-всплеск](https://phys.org/tags/gamma-ray+burst/)».
Статья написана нашим автором [Ингрид Фаделли](https://sciencex.com/help/editorial-team/#authors), отредактирована [Лизой Лок](https://sciencex.com/help/editorial-team/), проверена и рассмотрена [Робертом Иганом](https://sciencex.com/help/editorial-team/). Эта статья — результат тщательной работы людей. Мы полагаемся на таких читателей, как вы, чтобы поддерживать независимую научную журналистику. Если вам важна эта журналистика, пожалуйста, рассмотрите возможность [пожертвования](https://sciencex.com/donate/?utmsource=story&utmmedium=story&utmcampaign=story) (особенно ежемесячного). Вы получите [бесплатную](https://sciencex.com/donate/?utmsource=story&utmmedium=story&utmcampaign=story) учётную запись в знак благодарности.
© 2025 Science X Network
Больше из [Астрономии и астрофизики](https://www.physicsforums.com/forums/astronomy-and-astrophysics.71/)