Zinātnieki simulē neitronu zvaigznes pēdējās sekundes pirms tās aprij melnais caurums
Astronomi fiksē simulētu kosmisku katastrofu: melnais caurums nodara postījumus neitronu zvaigznei, radot šoku viļņus un uzplūdus, kurus zinātnieki drīz varētu novērot.
- Simulācijas datums: Publicēts 2025. gada martā
- Radio uzplūda jauda: Starp spēcīgākajām prognozētajām signāliem visumā
- Nākamā noteikšana: Kalteku 2000 trauku tīkls varētu fiksēt šos notikumus
- Izmantotais superdators: Perlmutter, viens no pasaules ātrākajiem
Pēdējā kosmiskajā izgudrojumā zinātnieki ir simulējuši patiesi krāšņu — un vardarbīgu — notikumu, kas notiek visdziļākajās mūsu Visuma stūrī: melnais caurums kā apgādnieks saplēš neitronu zvaigzni, radot ne tikai brīnišķīgu gaismas šovu, bet arī skaņu, kas nekad nav fiksēta.
Izmantojot spēcīgus superdatorus Lorensa Berkli Nacionālajā laboratorijā un modernus algoritmus, Kalifornijas Tehnoloģiju institūta komanda ir atjaunojusi pēdējās milisekundes pirms, laikā un pēc tam, kad masīva neitronu zvaigzne tiek aprīta izsalkušā melnā caurumā. Viņu atklājumi, kas publicēti Astrofizikas žurnālu vēstīs, pārveido mūsu izpratni par kosmiskām sadursmēm un dramatiskajiem signāliem, ko tās izplata.
Pirms pazušana neitronu zvaigznes virsma vardarbīgi saplīst — kā Zemes garozda superkrīzes laikā — izsukājot šoku viļņus tik spēcīgus, ka tie varētu satricināt pat telpas un laika audumu. Sekundes vēlāk radio viļņu uzplūdi un pat potenciāli X starojuma vai gamma starojuma plūdi iznirst visumā — signāli, ko astronomi cer noteikt ar nākamās paaudzes teleskopiem uz Zemes.
Q&A: Kas tieši notiek, kad neitronu zvaigzne saskaras ar melnu caurumu?
Q: Kā neitronu zvaigzne sastop savu galu šādā tikšanās?
A: Kad melnā cauruma milzīgā gravitācija izkropļo un stiepj neitronu zvaigzni, tās garoza saplīst zem ekstremāla spiediena, radot vardarbīgas “zvaigžņu zemestrīces” un sūtot šoku viļņus uz ārpusi.
Q: Kādi signāli šīs sadursmes sūta telpā?
A: Pēdējā zemestrīce izraisa radio viļņu uzplūdi — pazīstama kā ātrā radio uzplūda (FRB) — un, iespējams, pat X starojuma vai gamma starojuma uzplūdus, kuras kādu dienu varētu noteikt jaudīgi radio teleskopi vai kosmiskie observatoriji, piemēram, NASA Čandra X starojuma observatorija un Fermi gamma starojuma teleskops.
Q: Vai ir iespējams “dzirdēt”, kā zvaigzne saplīst?
A: Simulācijas prognozē, ka saplīstot izdalās uztverami radio signāli — kosmiskie “plaisas”, kuras pētnieki pirmo reizi varētu uzklausīt ar modernām iekārtām.
Kā astronomi izmanto superdatorus, lai simulētu zvaigznes pēdējos mirkļus?
Šis sasniegums pirms dažiem gadiem būtu bijis neiespējams. Tikai ar neticamo GPU jaudu — to pašu tehnoloģiju, kas nodrošina mūsdienu mākslīgā intelekta revolūciju — pētniecības komanda ir spējusi modelēt virmojošās spēkus, ekstremālās blīvumus un haotiskos magnētiskos laukus neitronu zvaigznes spirālē iekiņš. Viņu Perlmutter dzinējspēka simulācija ņem vērā katru detaļu, sākot no magnētiskā lauka līnijām līdz plazmas plūdiem, pat prognozējot eksotiskus notikumus, piemēram, “melna cauruma pulsaru” — ārkārtīgi īslaicīgu, bet spēcīgu kosmisko bāku.
Kas ir melna cauruma pulsars — un kāpēc tas ir svarīgi?
Reti mirkļi, kad melnais caurums norij neitronu zvaigzni, tas var kļūt par “melna cauruma pulsaru”. Uz mirkli tas izstaro enerģijas starus, daudz līdzīgi tradicionālajam pulsaram — potenciāli radot neapstrīdamu X starojuma vai gamma starojuma uzplūdu. Šie unikālie kosmiskie ugunsbāku apgaismojumi piedāvā astronomiem novērojumu mērķi un vilinošu pavedienu par to, lai izprastu vistrakākās fizikas noslēpumus Visumā.
Kā mēs varam noteikt šīs debesu katastrofas 2025. gadā un vēlāk?
Ar radio teleskopu tīklos, piemēram, Kalteku milzīgo jauno Nevadas projektu, kas sāk darboties, un orbitālajiem observatorijiem, kas nepārtraukti skenē debesu telpu, astronomi ir uz robežas, lai spētu fiksēt šos spektakulāros zvaigžņu nāves mirkļus reāllaikā. Katrs signāls, sākot no pirmās “plaisas” līdz pēdējam šoku viļņam, sola atklāt noslēpumus par melnajiem caurumiem, neitronu zvaigznēm un pašu kosmosa audumu.
Kāpēc šis pētījums ir svarīgs tagad?
Tas nav tikai kosmiskie uguņošanas pasākumi astronomijā. Atšifrējot neitronu zvaigžņu sprādzienbīstamās pēdējās sekundes, pētnieki atver jaunas durvis uz vielas uzvedību tās visekstrēmākajos apstākļos, palīdz testēt Einsteina teorijas un uzlabot mūsu spēju fiksēt katastrofiskus notikumus visā Visumā.
Gatavi jauniem pārsteidzošiem atklājumiem? Sekojiet līdzi. Visums kliedz savus noslēpumus — un pirmo reizi mēs klausāmies.
Kontrole: Ko vērot 2025. gadā
- Jauni radio un X starojuma uzplūdi, ko novēro nākamās paaudzes teleskopi
- Pirmie “melna cauruma pulsara” signāli fiksēti
- Pārsteigumi kosmiskās skaņas noteikšanā
- Paplašinātas zvaigžņu sadursmju simulācijas, izmantojot mākslīgo intelektu un superdatorus
Nezaudējiet nākamo kosmisko pārsteigumu — sekojiet jaunākajām ziņām no NASA, Kalteku un pasaules labākajiem observatorijiem!