اخترشناسان آخرین لحظات ستاره را همانطور که توسط یک سیاه چاله بلعیده می شوند شبیه سازی می کنند: “مانند تخم مرغ می شکند”
جهان پر از وقایع بزرگ و خشن است ، اما تعداد کمی از آنها دراماتیک تر از یک سیاه چاله است که یک ستاره را پاره می کند. اکنون ، به لطف شبیه سازی های پیچیده رایانه ، دانشمندان به نزدیکترین دیدگاه خود در مورد آنچه ممکن است این فاجعه کیهانی به نظر برسد – و حتی به نظر می رسد.
تیمی از اخترشناسان ، به سرپرستی اخترفیزیک نظری الیاس ، بیشتر انستیتوی فناوری کالیفرنیا (Caltech) ، میلی ثانیه های نهایی چشمگیر را در مقابل ستاره نوترون مدل می کنند ، یک هسته فوق العاده متراکم که توسط یک انفجار عظیم ستاره باقی مانده است ، توسط یک سیاه چاله بلعیده می شود.
نتایج ، که در ماه مارس در نامه های مجله اخترفیزیکی منتشر شده است ، نشان می دهد که در این لحظه های آخر سطح ستاره در هنگام وقوع زمین لرزه بسیار مانند زمین فرو ریخت. درست قبل از ناپدید شدن ستاره نوترون در پرتگاه سیاه چاله ، برخی از قدرتمندترین امواج ضربه ای که می دانیم در نوعی خداحافظی خشونت آمیز و نهایی منفجر می شوند. کار تیم همچنین انواع سیگنالهایی را که این برخورد کیهانی می تواند از طریق فضا ارسال کند ، پیش بینی می کند ، سیگنال هایی که ستاره شناسان که از تلسکوپ های روی زمین و مدار استفاده می کنند می توانند روزی پیدا کنند.
بیشتر در بیانیه ای گفتند: “قبل از این شبیه سازی ، مردم فکر می کردند شما می توانید یک ستاره نوترونی را مانند یک تخم مرغ شکسته اید ، اما آنها هرگز نپرسیدند که آیا می توانید ترک خوردگی را بشنوید.” “کار ما پیش بینی می کند که بله ، شما می توانید آن را بشنوید یا آن را به عنوان یک سیگنال رادیویی پیدا کنید.”
این شبیه سازی نشان می دهد که درست قبل از جذب ستاره نوترون ، وزن زیاد سیاه چاله سطح آن را قطع می کند و باعث ایجاد ستاره های خشونت آمیز می شود. این امر باعث می شود میدان مغناطیسی قدرتمند ستاره باعث لرزیدن و تحریف شود و آنچه را که اخترشناسان به آن پشم آلفا گفته می شود ، تولید می کند. سپس ، درست قبل از مصرف ستاره نوترون توسط سیاه چاله ، این امواج به یک انفجار قدرتمند تبدیل می شوند و باعث ایجاد طغیان امواج رادیویی معروف به پشت سر هم رادیو سریع (FRB) می شوند. در این بیانیه آمده است: شبکه Caltech آینده 2000 ظرف رادیویی در نوادا می تواند روزی به اندازه کافی حساس باشد تا بتواند این طغیان های نهایی را تشخیص دهد.
سپس ، هنگامی که به سیاه چاله ناپدید می شود ، شبیه سازی “امواج ضربه هیولا” را حتی قوی تر از مواردی که ناشی از ترک خوردگی اولیه است ، نشان می دهد. این امواج همچنین می توانند سیگنال های رادیویی قابل تشخیص ایجاد کنند ، که به طور بالقوه به اخترشناسان اجازه می دهد تا دو طغیان مختلف از یک برخورد یک سوراخ در یک نوترون -star -circuit را ضبط کنند.
کاترین کاسیوانو ، دستیار فیزیک در Caltech و همتای مطالعه جدید می گوید: “این فراتر از مدل های تحصیل کرده برای این پدیده است.” “این یک شبیه سازی واقعی است که شامل تمام فیزیک مربوطه است که وقتی ستاره نوترون مانند تخم می شکند ، اتفاق می افتد.”
این شبیه سازی همچنین شکل گیری احتمالی یک شیء فرضی نادر و فرضی را که به عنوان پالسار با سیاه چاله شناخته می شود ، پیش بینی می کند. پالس های سنتی در حال چرخش ستاره های نوترونی هستند که پرتوهای تابش را منتشر می کنند ، و مطالعه جدید نشان می دهد که یک سیاه چاله می تواند در حین مصرف یک ستاره نوترونی به طور خلاصه از این رفتار تقلید کند.
این پدیده اتفاق می افتد زیرا ، همانطور که سیاه چاله ستاره نوترون را پوشانده است ، در میدان مغناطیسی ستاره نیز قرار می گیرد. بیشتر در بیانیه ای گفتند: “اما من باید از شر آن خلاص شوم.” “آنچه شبیه سازی نشان می دهد این است که در واقع این کار را به شکلی انجام می دهد که شرایطی را تشکیل می دهد که شبیه یک نبض است.”
براساس این مطالعه جدید ، این نبض های سیاه چاله فقط بخشی از ثانیه را دوام می آورد ، اما می تواند یک طغیان مختصر از پرتوهای با انرژی زیاد یا گاما را منتشر کند ، که امضای غیرقابل توصیف در انتهای خشونت آمیز ستاره است.
این تیم به شبیه سازی دقیق خود از قدرت محاسبات Avant -Garde اعتبار می دهد. آنها از Perlmutter ، یک ابر رایانه در آزمایشگاه ملی لارنس برکلی در کالیفرنیا استفاده کردند که مجهز به پردازنده های گرافیکی است ، همان پردازنده های گرافیکی که در بازی های ویدیویی و ابزارهای AI به عنوان Chatgpt استفاده می شود.
بیشتر گفتند: “ما فقط قبل از مدل سازی این سیستم های فیزیکی بسیار پیچیده با جزئیات کافی ، قدرت محاسباتی کافی نداریم.”
“با پردازنده های گرافیکی ناگهان همه چیز کار می کند و همزمان با انتظارات ما است.”
این نظرسنجی در دو سند در نامه های مجله اخترفیزیکی منتشر شد.
