Космос

8 431 подписчик

Свежие комментарии

  • GreenFire
    Я смотрел передачу, где священник рассказывал на тему всемирного потопа. Так он рассказал, что вода для потопа прилет...Всемирный потоп в...
  • GreenFire
    Если, конечно динозавры жили до людейВсемирный потоп в...
  • GreenFire
    В Библии написано, что был дождь и длился 40 дней. Ни о какой волне речи нет! Так что это след от какого-то другого м...Всемирный потоп в...

Когда образуется черная дыра?

Когда столкновение двух нейтронных звезд создает черную дыру? Исследователи решили этот вопрос с помощью компьютерного моделирования. Согласно их выводам, результат столкновения сильно зависит от состояния вещества в нейтронных звездах. Это делает дальнейшие наблюдения гравитационных волн от таких столкновений еще более интересными.

Когда образуется черная дыра?

Художественное изображение столкновения двух нейтронных звезд. Но когда из этого образуется черная дыра?? © Dana Berry, SkyWorks Digital, Inc.

При каких условиях вообще образуется черная дыра? Ученые из Центра исследований тяжелых ионов GSI им. Гельмгольца в Дармштадте занимались этим вопросом в рамках международного сотрудничества. Используя компьютерное моделирование, исследователи изучили особый процесс, который может привести к образованию черной дыры: столкновение двух нейтронных звезд.

Уже в нейтронных звездах материя находится в состоянии чрезвычайной уплотненности. Масса полутора солнц в такой звезде сжата до радиуса в несколько километров. Это приводит к аналогичной или даже более высокой плотности, чем плотность материи внутри атомных ядер. Если две нейтронные звезды сливаются в двойную звездную систему, вещество при столкновении дополнительно сжимается.

То есть появляется наилучший шанс на образование черной дыры.

Черные дыры - самые компактные объекты во вселенной; даже свет больше не может вырваться из них, поэтому их нельзя наблюдать напрямую. «Решающим фактором является масса нейтронных звезд», - резюмирует доктор Андреас Баусвайн из отдела теоретических исследований GSI. - «Если общая масса двойной звездной системы превышает определенный предел, коллапс в черную дыру неизбежен». Однако где именно находится эта предельная масса, зависит от свойств ядерной материи высокой плотности.

Эти свойства еще не известны в деталях, и они исследуются пока в гораздо меньших масштабах, например, при столкновении атомных ядер на ускорительных установках GSI. В этих столкновениях тяжелых ионов фактически создаются условия, аналогичные условиям слияния нейтронных звезд. На основе теоретических соображений и экспериментов со столкновениями тяжелых ионов можно рассчитать определенные модели (так называемые уравнения состояния) вещества нейтронной звезды.

И вот теперь исследователи смогли рассчитать предельную массу для множества таких уравнений состояния. Результат оказался таковым: если вещество нейтронной звезды или ядерное вещество можно легко сжать - если материя / уравнение состояния «мягкое», то даже столкновение относительно легких звезд приводит к образованию черной дыры. С другой стороны, «жесткая» ядерная материя, которую трудно сжимать, может стабилизировать большие массы против так называемого гравитационного коллапса, и тогда в результате столкновения образуется только очень тяжелая вращающаяся нейтронная звезда.

Сама граничная масса дает информацию о свойствах ядерной материи и, согласно последнему исследованию, может даже прояснить, растворяются ли во время столкновения компоненты ядра на их составные части, кварки. «Это интересно, потому что в будущем мы сможем определять предельную массу уже из наблюдений», - добавляет профессор Николаос Стергиулас с физического факультета Университета Аристотеля в Салониках в Греции.

Слияние нейтронных звезд на основании гравитационных волн было впервые замечено несколько лет назад, а несколько часов спустя телескопы смогли найти и оптический сигнал слияния. Однако если при столкновении образуется черная дыра, этот оптический сигнал столкновения очень слаб. Это значит, что данные телескопа показывают, образовалась ли черная дыра или нет. В то же время полную массу объекта можно определить и по форме сигнала гравитационной волны: чем громче или сильнее сигнал, тем тяжелее были звезды.

Пока детекторы гравитационных волн и телескопы ждут следующего слияния нейтронных звезд, в GSI закладывается курс на еще более подробные открытия. С новым ускорительным центром FAIR, который в настоящее время строится в GSI, условия слияния нейтронных звезд в будущем можно будет моделировать еще более реалистично.

Картина дня

наверх