Stulbinantys nauji simuliacijos atskleidžia žvaigždžių žemėsmio, monstriškų smūgio bangų ir signalų smurtinėje neutroninės žvaigždės mirtimi
Žiūrėkite, kaip pažangios simuliacijos atskleidžia paskutines sekundes, kai neutroninė žvaigždė yra suplėšoma juodosios skylės, užuominų į naujas kosmines paslaptis.
- 2,000 radijo lygintuvų artėjančiame Caltech tinkle gali užfiksuoti šiuos kosminius išsiveržimus
- Greiti radijo išsiveržimai (FRBs) ir milžiniškos smūgio bangos, numatytos po to
- Pirmoji viso simuliacija neutroninės žvaigždės-juodosios skylės susidūrimui naudojant superkompiuterius
- Žvaigždžių žemės smūgiai tūkstančius kartų stipresni nei Žemės žemės drebėjimai buvo aptikti
Visata tapo šiek tiek dramatiškesnė. Dėl įspūdingų simuliacijų mokslininkai praktiškai stebėjo nuostabų, destruktyvų galią, kurią išlaisvina, kai juodoji skylė sužaloja neutroninę žvaigždę, išsiųsdama smūgio bangas ir radijo išsiveržimus į kosmosą.
Kartu su teoriniu astrofiziku Elias Most iš Caltech dirbanti komanda pasinaudojo pažangiais superkompiuteriais, kad simuliuotų šį kosminį susidūrimą, gauti niekada anksčiau nematytą vaizdą apie tikrąjį šių retų įvykių smurtą ir sudėtingumą. Jų rezultatai, paskelbti kovo mėn. Astrophysical Journal Letters, galėtų pakeisti būdą, kaip mes ieškome ir suprantame visatos ekstremaliausius reiškinius.
Ką tiksliai nutinka, kai juodoji skylė suvalgydama neutroninę žvaigždę?
Įsivaizduokite neutroninę žvaigždę—ultradensą, sugriuvusį masyvaus žvaigždės sprogimo branduolį—sužalotą nesiliaujančio juodosios skylės gravitacijos. Kai juodoji skylė suvalgo savo grobį, simuliacija atskleidžia įspūdingą seką: neutroninės žvaigždės pluta sunaikinama su seizmine jėga, siųsdama „žvaigždžių žemės smūgius“ į šonus, kurie yra daug intensyvesni nei bet kas, kas jaučiamas Žemėje.
Vos milisekundžių prieš žvaigždės sunaikinimą, įtrūkimai sukelia devastuojančias smūgio bangas ir magnetinius srautus. Tai ne tik tylus pabaiga—šis brutalus susitikimas siunčia radijo signalus, kuriuos mokslininkai dabar mano galintys aptikti teleskopais Žemėje.
Ar mes iš tikrųjų galime „išgirsti“ žvaigždę, kuri sugriaunama?
Caltech simuliacija rodo, kad taip, neutroninės žvaigždės sunaikinimas yra ne tik vizualinis įvykis, bet ir girdimas—mažiausiai radijo bangų atžvilgiu. Akimirką prieš žvaigždės išnykimą, jos suniokota paviršius ir pasukta magnetinė sritis siunčia greitą radijo išsiveržimą (FRB). Šie išsiveržimai yra taip galingi, kad jie gali būti užfiksuoti naujos kartos radijo observatorijose.
Artėjantis Caltech radijo tinklas Nevaadoje, puikuojantis tūkstančiais lygintuvų, greitai gali skenuoti dangų šiems kosminiams „mirties šauksmams“.
Kas yra monstriškos smūgio bangos—ir kodėl jos svarbios?
Kai neutroninė žvaigždė skęsta juodoje skylėje, simuliacija rodo galutinę, monstruškią smūgio bangą—daug stipresnę nei pradiniai žvaigždžių žemės smūgiai—išsiveržiančią į erdvę. Šios smūgio bangos gali sukelti antrą, net intensyvesnį radijo signalą, kosminį „viena-du smūgį“, kuris gali leisti astronomams tiksliai nustatyti neutroninės žvaigždės-juodosios skylės susijungimą iš milijonų šviesmečių atstumo.
Reikia paminėti, kad šie epiniai įvykiai ne tik sukuria pavirtę garsus—they could leave distinct radio and X-ray fingerprints, expanding our understanding of how black holes grow and galaxies evolve.
Ar juodosios skylės gali imituoti pulsarus?
Simuliacija provokuoja dar drąsesnę kosminę galimybę: akimirksniu juodoji skylė gali veikti kaip pulsaras. Suvalgydama neutroninę žvaigždę, juodoji skylė trumpai išmeta radiacijos spindulius—vaidmenį, istoriškai pasilikusį pulsarams—ir mokslininkai šį scenarijų vadina „juodąja skylės pulsaru“.
Šie juodųjų skylių pulsarai ilgai nesitęs, bet jų unikalūs X-spindulių arba gama spindulių srautas padarys juos nepainiojamais švyturiais danguje.
Kaip superkompiuteriai išsprendė šią užduotį?
Šiam pasiekimui reikėjo didžiulio skaičiavimo galingumo. Naudojant Perlmutter, superkompiuterį Lawrence Berkeley nacionalinėje laboratorijoje, kurgi sukurtas moderniausių GPU (taip pat ta pati technologija, kuri pristato Nvidia grafikos korteles ir tokią dirbtinę inteligenciją kaip ChatGPT), mokslininkai simulavo kiekvieną šių kosminių katastrofų detalę be precedento. Tik dabar, 2025 m., kompiuterinė galia pagaliau pasivijo visatos sudėtingumą.
Ką daryti toliau su kosminio signalo paieškomis?
Dėl numatytų signalų galiausiai nubrėžtų, astronomai pasiruošę kaip niekada anksčiau derinti teleskopus—Žemėje ir kosmose—dėl visatos dramatiškiausių akistatų. Kai nauji instrumentai atsiras, šansai užfiksuoti šiuos katastrofinius įvykius realiu laiku šauna, atverdami duris gilesnėms paslaptims, nuo juodųjų skylių augimo iki prarastų žvaigždžių likimo.
Pasiruošę užfiksuoti kitą kosminį susidūrimą? Štai ką stebėti:
- Sekite realiuoju laiku astronominius įvykius ir atradimus NASA ir ESA.
- Stebėkite naujienas apie greitus radijo išsiveržimus (FRBs), smūgio bangų signalus ir retos „juodosios skylės pulsarus“.
- Tyrinėkite superkompiuterių proveržius, skatinančius astrofiziką Lawrence Berkeley Lab.
Kosminės katastrofos kontrolinis sąrašas:
- Simuliacijos atskleidžia žvaigždžių žemės smūgius ir monstriškas smūgio bangas, kai neutroninė žvaigždė yra suvalgyta
- Pirmieji radijo ir X-spindulių signalai nubrėžti šiems susidūrimams
- Pagrindinis skaičiavimas leidžia šiems atradimams įvykti
- Nauji teleskopai greitai ieškos šių nuostabių kosminių mirčių realiu laiku
Nepraleiskite—likite įtraukami į daugiau atradimų, kol klausysimės visatos pačios smurtinės šnabždes!