Черные дыры и нейтронные звезды сливаются в плотных звездных скоплениях
AstroNews.ru - 16 Мая 2020 12:32:14
Слияния между черными дырами и нейтронными звездами в плотных звездных скоплениях совершенно не похожи на те, которые происходят в изолированных областях, где звезд мало. Связанные с этим особенности могут иметь решающее значение для изучения гравитационных волн и их источника. Доктор Мануэль Арка Седда из Института астрономических вычислений Гейдельбергского университета пришел к такому выводу в ходе исследования, в котором использовалось компьютерное моделирование. Это исследование может дать критическое представление о слиянии двух массивных звездных объектов, которое астрономы наблюдали в 2019 году. Результаты исследования были опубликованы в журнале Communications Physics.
Звезды гораздо более массивные, чем наше Солнце, обычно заканчивают свою жизнь нейтронной звездой или черной дырой. Нейтронные звезды испускают регулярные импульсы излучения, которые позволяют их обнаружить. Например, в августе 2017 года, когда наблюдалось первое двойное слияние нейтронных звезд, ученые всего земного шара обнаружили свет от взрыва с помощью своих телескопов. Черные дыры, с другой стороны, обычно остаются скрытыми, потому что их гравитационное притяжение настолько сильно, что даже свет не может вырваться наружу, что делает их невидимыми для электромагнитных детекторов.
Если две черные дыры сливаются, то это событие может быть невидимым, но тем не менее его можно обнаружить по ряби в пространстве-времени в форме так называемых гравитационных волн. Некоторые детекторы, такие как Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO) в США, способны обнаруживать эти волны. Первое успешное прямое наблюдение было сделано в 2015 году. Сигнал был получен в результате слияния двух черных дыр. Но это событие может быть не единственным источником гравитационных волн. Они также могут возникнуть в результате слияния двух нейтронных звезд или черной дыры с нейтронной звездой. По словам доктора Арка Седды, обнаружение этих различий является одной из главных проблем в наблюдении за этими событиями.
В своем исследовании он проанализировал слияние пар черных дыр и нейтронных звезд. Он использовал детальное компьютерное моделирование для изучения взаимодействий между системой, состоящей из звезды и компактного объекта, такого как черная дыра, и третьим массивным блуждающим объектом, который необходим для слияния. Результаты показывают, что такие взаимодействия трех тел действительно может способствовать слиянию черных дыр и нейтронных звезд в плотных звездных областях, таких как шаровые звездные скопления. "Можно определить особое семейство динамических слияний, которое резко отличается от слияний в изолированных районах", - объясняет Мануэль Арка Седда.
Слияние черной дыры с нейтронной звездой впервые было замечено обсерваториями гравитационных волн в августе 2019 года. Однако оптические обсерватории по всему миру не смогли обнаружить электромагнитного двойника в той области, откуда исходил сигнал гравитационной волны, и это наводило на мысль, что черная дыра полностью поглотила нейтронную звезду, не уничтожив ее предварительно. Если это подтвердится, то это может стать первым наблюдаемым слиянием черной дыры и нейтронной звезды, обнаруженное в плотной звездной среде, как описано доктором Арка Седдой.