dumaiПосле слияния нейтронных звёзд диск растёт, а выброшенное вещество богатеет нейтронами
Компьютерная симуляция · ранние данные
Кратко
Компьютерные модели слияния нейтронных звёзд показали: за несколько сотен миллисекунд вращение остатка перераспределяется, а часть вещества из его внешних слоёв переходит в более массивный и протяжённый диск. При этом выброшенное вещество содержит больше нейтронов, чем в расчётах без этого процесса.
Зачем это знать?
Наблюдения света и гравитационных волн после слияний могут заметно зависеть от того, как моделируют вращение остатка. Результат пока получен в упрощённых компьютерных расчётах, поэтому он подсказывает, что учитывать дальше, а не даёт готового объяснения наблюдений.
Разбор
Внутри остатка после слияния есть области, где соседние слои вращаются с разной скоростью. Внешние слои с одним типом такого перепада можно изучать через магнитовращательную неустойчивость — механизм, который усиливает магнитное поле и переносит вращение. Но в устойчивом ядре, где перепад скорости имеет противоположный знак, этот механизм не подходит. Авторы добавили в расчёт другой предполагаемый механизм — динамо Тейлера—Спрута, которое связывает движение магнитного поля с переносом вращения.
Для этого они провели глобальную компьютерную симуляцию слияния в общей теории относительности, нейтринным излучением и магнитной гидродинамикой — расчётом движения плазмы и магнитного поля. Само динамо пока нельзя напрямую разрешить на сетке такой модели, поэтому его влияние описали специальным приближением. Расчёт стартовал не с идеализированных звёзд, а с реалистичного остатка после слияния.
Механизм оказался особенно активен у полюсов ядра. Он создавал магнитные напряжения, которые заметно выравнивали вращение ядра и вытягивали из внешней части остатка вещество вместе с вращательным моментом. Из-за этого диск становился не только тяжелее и шире, но и сильнее намагничивался. Важная деталь: в нём оставалось мало электронов, а выброс из такого диска получался особенно богатым нейтронами. Значит, при оценке будущего остатка — включая вероятность его коллапса — нельзя автоматически считать, что внутреннее вращение почти не меняется.
Ключевые цифры
Можно ли доверять
Статья опубликована в рецензируемом ApJL, а расчёт учитывает общую теорию относительности, нейтрино и магнитное поле. Но это всё же компьютерная модель: она двумерная, использует приближение для неразрешённого динамо и не проверяет выводы напрямую по наблюдениям, поэтому масштаб эффекта может зависеть от выбранных допущений.
- Результат получен только в численных моделях, а не в прямых наблюдениях или эксперименте.
- Динамо Тейлора—Спруита задано приближённой субсеточной моделью, поскольку сам процесс не разрешается напрямую.
- Моделирование осесимметрично, поэтому выводы могут не полностью описывать реальный трёхмерный остаток слияния.
Пересказано ИИ по научной статье. Это научпоп, а не совет врача. Как это устроено