Birləşən neytron ulduzları çox mesajçı astronomiya üçün əla hədəflərdir. Astrofizikanın bu müasir və hələ də çox gənc üsulu bir və eyni astrofizik mənbədən müxtəlif siqnalların müşahidələrini əlaqələndirir. İki neytron ulduzu toqquşduqda bütün elektromaqnit spektri boyunca qravitasiya dalğaları, neytrinolar və radiasiya yayırlar. Onları aşkar etmək üçün tədqiqatçılar işığı tutan adi teleskoplara qravitasiya dalğası detektorları və neytrino teleskopları əlavə etməlidirlər.

Təbiətcə çox fərqli olan bu rəsədxanaları əlaqələndirmək üçün gözlənilən siqnalların dəqiq modelləri və proqnozları vacibdir.

“İkili neytron ulduzlarının birləşməsindən gələn çox mesajçı siqnallarını ilk prinsiplərdən təxmin etmək olduqca çətindir. İndi biz bunu bacardıq” deyə Maks Plank Qravitasiya Fizika İnstitutunun (Albert Eynşteyndam Elm İnstitutu) Hesablama Relyativistik Astrofizika şöbəsinin postdoktoral tədqiqatçısı Kota Hayaşi deyir. “Yaponiyada Fuqaku superkompüterindən istifadə edərək biz bu günə qədər ikili neytron ulduzlarının birləşməsinin ən uzun və ən mürəkkəb simulyasiyasını həyata keçirmişik”.

Simulyasiya real vaxtın 1,5 saniyəsini əhatə edir, tamamlanması 130 milyon CPU saatı çəkdi və istənilən vaxt 20.000 ilə 80.000 CPU-nu məşğul saxladı. Buraya Eynşteynin ümumi nisbilik nəzəriyyəsinin təsirləri, neytrino emissiyası və birləşən neytron ulduzlarının içərisindəki yüksək sıxlıqlı maddə ilə güclü maqnit sahələrinin qarşılıqlı təsiri daxildir.

Tədqiqat Physical Review Letters tərəfindən qəbul edilib və hazırda arXiv preprint serverində mövcuddur .

https://www.youtube.com/embed/ehZTVPU04wE?color=whiteKredit: Maks Plank Qravitasiya Fizikası İnstitutu

Tam şəkil

Simulyasiya çox az fərziyyə ilə – bir-birinin orbitində fırlanan güclü maqnit sahələrinə malik neytron ulduzları ilə başlayır və ikili ulduzları əsas fiziki prinsiplərə əsaslanaraq zamanla ardıcıl olaraq təkmilləşdirir.

“Bizim yeni simulyasiyamız ikili simulyasiyanı təkamülü boyunca bütün yol boyu izləyir: ruhlandırıcı, birləşmə və birləşmədən sonrakı mərhələ, o cümlədən reaktiv formalaşma. O, bütün prosesin ilk tam mənzərəsini və beləliklə, bu cür hadisələrin gələcək müşahidələri üçün dəyərli məlumatı təmin edir”, – Hayashi izah edir.

Başlanğıcda iki neytron ulduzu (günəşimizin kütləsinin 1,25 və 1,65 misli ilə təqlid edilmişdir) bir-birinin ətrafında beş dəfə fırlanır. Bu ilham mərhələsində onlar cazibə dalğaları kimi yayılan orbital enerjini itirdikcə bir-birinə doğru düşürlər. Yüksək ümumi kütləyə görə birləşmə qalığı dərhal qara dəliyə çökür. Simulyasiya müşahidə olunan multi-messenger siqnallarından birincisi olan qravitasiya dalğası siqnalını proqnozlaşdırır.

Birləşmədən sonra qalıq qara dəliyin ətrafında maddə diski əmələ gəlir. Diskdə maqnit sahəsi sahə xətlərinin sarılması və dinamo effektləri ilə gücləndirilir. Qara dəliyin sürətli fırlanması ilə qarşılıqlı əlaqə daha sonra maqnit sahəsini daha da gücləndirir. Bu, qara dəliyin fırlanma oxu boyunca enerji axını yaradır.

Hesablama Relyativistik Astrofizika departamentinin direktoru Masaru Şibata deyir: “Biz düşünürük ki, maqnit sahələri tərəfindən idarə olunan qara dəlik oxu boyunca bu enerji axını qamma şüalarının partlamasını gücləndirir”. “Bu, əvvəlki müşahidələrdən bildiklərimizlə razılaşır və neytron ulduzlarının birləşməsinin daxili işlərinə dair əlavə məlumat verir.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1751428779&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1748956534&rafmt=1&armr=3&format=540×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-06-supercomputer-simulation-reveals-merging-neutron.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM2LjAuNzEwMy4xMTQiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMzYuMC43MTAzLjExNCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNi4wLjcxMDMuMTE0Il0sWyJOb3QuQS9CcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1748956511800&bpp=13&bdt=207&idt=99&shv=r20250602&mjsv=m202506020101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3De2af2bea6b3e2e90%3AT%3D1735548424%3ART%3D1748956512%3AS%3DALNI_MZIaWdAh-lthHlhpkWN2g6ZC7xT8A&gpic=UID%3D00000f8412a58936%3AT%3D1735548424%3ART%3D1748956512%3AS%3DALNI_MaJ_6ILTTPz6uEc3lU2rNf9ZPgQbA&eo_id_str=ID%3D1b1b09cf233e1b4b%3AT%3D1735548424%3ART%3D1748956512%3AS%3DAA-AfjZKostxhmsFX2YCqOZbTGHa&prev_fmts=0x0%2C1521x730%2C336x280%2C336x280&nras=2&correlator=2688493299107&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=3272&biw=1521&bih=730&scr_x=0&scr_y=372&eid=31092114%2C42532524%2C95353387%2C95360815%2C31092799%2C95361618%2C95362174%2C95360801&oid=2&pvsid=3219945634915407&tmod=1906893229&uas=1&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C730&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=3&fsb=1&dtd=22698

Multi-messenger proqnozları

Komanda daha sonra ikili neytron ulduzlarının birləşməsindən gözlənilən neytrino emissiyasını əldə etmək üçün öz simulyasiyasından istifadə edir.

Şibata izah edir: “Reaktivlərin əmələ gəlməsi və maqnit sahəsinin dinamikası haqqında öyrəndiklərimiz neytron ulduzlarının birləşmələrini və onların əlaqəli həmkarlarını şərh etmək və anlamaq üçün çox vacibdir”. Simulyasiya ulduzlararası mühitə nə qədər maddənin atıldığı barədə məlumat verir və bununla da kilonovanı proqnozlaşdırmağa imkan verir . Bu, ağır elementlərlə zəngin olan parlaq qaz və toz bulududur.

17 avqust 2017-ci ildə iki neytron ulduzunun ilk toqquşması qravitasiya dalğası detektorları və daha sonra müxtəlif teleskoplar vasitəsilə aşkar edilərək izlənildikdə, tədqiqatçılar dəmirdən daha ağır olan qızıl kimi elementləri aşkar etdilər. Nəzəri fiziklər belə kilonovaların bu xüsusilə ağır elementləri əmələ gətirməsindən şübhələnsələr də, bu nəzəriyyə ilk dəfə 2017-ci ildə təsdiqləndi. Ulduzların daxili hissəsində yalnız dəmir və daha yüngül elementlər yaradıla bilər.

Ətraflı məlumat: Kota Hayashi və digərləri, Qara dəliklərin sürətli formalaşması ilə ikili neytron ulduz birləşməsindən Jet, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2410.10958

Jurnal məlumatı: Fiziki İcmal məktubları , arXiv  

Max Planck Cəmiyyəti tərəfindən təmin edilmişdir