Суперкомпьютер NASA смоделировал, что происходит с нейтронными звездами за миллисекунды до слияния
Исследователи NASA смоделировали, как переплетаются и перестраиваются магнитные поля двух нейтронных звезд в последние миллисекунды перед их столкновением. Расчеты показали, что еще до слияния система может испускать направленное высокоэнергетическое излучение, которое в перспективе смогут обнаружить будущие гамма- и рентгеновские обсерватории. Работа опубликована в журнале The Astrophysical Journal.
Нейтронные звезды — это сверхплотные остатки умерших звезд, в которых масса, сравнимая с солнечной, заключена в объекте диаметром около 20 километров. Они могут вращаться десятки раз в секунду, а их магнитные поля в триллионы раз сильнее земного. При сближении двух таких объектов их магнитосферы начинают активно взаимодействовать: силовые линии соединяются, разрываются и перестраиваются, а токи в плазме ускоряются почти до скорости света.
Для изучения этого процесса команда провела более 100 расчетов на суперкомпьютере Pleiades в Исследовательском центре NASA имени Эймса. Во всех моделях рассматривалась система из двух нейтронных звезд массой по 1,4 массы Солнца. Моделирование было сосредоточено на последних 7,7 миллисекунды перед слиянием, когда магнитная структура системы меняется особенно быстро.
Расчеты показали, что излучение в таких системах распределяется неравномерно и сильно зависит от ориентации магнитных полей обеих звезд. По мере сближения интенсивность сигнала резко возрастает, но его можно зафиксировать только при удачном направлении относительно наблюдателя.
Исследователи отдельно рассмотрели, откуда может появляться высокоэнергетическое излучение. Вблизи нейтронных звезд электроны движутся вдоль искривленных магнитных линий и излучают гамма-кванты. Самое жесткое излучение почти сразу поглощается сильными магнитными полями и не выходит наружу. Зато гамма-кванты более низких энергий и рентгеновское излучение могут покинуть систему, и тогда их можно будет увидеть.
Это означает, что будущие гамма- и рентгеновские телескопы с широким полем зрения смогут искать сигналы, возникающие еще до самого слияния нейтронных звезд. Найти их помогут предварительные предупреждения от гравитационно-волновых детекторов — таких как LIGO и Virgo, которые уже сейчас фиксируют подобные события и указывают область неба, где они происходят. В будущем этим займется и космическая гравитационно-волновая обсерватория LISA, которую совместно готовят NASA и ESA.
Если нейтронная звезда вращается особенно быстро и обладает мощным магнитным полем, она превращается в пульсар.
Что такое пульсары — подробно разбирали здесь.
Источник фото: NASA’s Goddard Space Flight Center/D. Skiathas et al. 2025
Самое популярное
