Połączenie się dwóch gwiazd neutronowych wyzwala ogromną ilość energii i rekonfiguruje pole magnetyczne całego układu podwójnego. Jak dobrze musimy znać warunki początkowe, aby przewidzieć wynik fuzji?
Gdy światy się zderzają
W 2017 roku naukowcy z Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) dokonali pierwszej obserwacji połączenia się gwiazdy neutronowej z gwiazdą neutronową i wykryli fale grawitacyjne. Powstały one w wyniku zderzenia dwóch masywnych obiektów i wysłały sygnał rozbrzmiewający w kosmosie. Detekcja ta pokazała, że złączenia gwiazd neutronowych są wystarczająco silne, aby emitować fale grawitacyjne i pozwoliła nam zaobserwować właściwości tych gwiazd neutronowych takie jak ich masa i promień.
Czy cel wskazuje na środki?
Chociaż dynamika zderzających się gwiazd neutronowych jest dość dobrze poznana, pozostaje kilka otwartych kwestii takich jak sposób, w jaki pole magnetyczne wzmacnia się i reorganizuje podczas połączenia. Jest to ważne, ponieważ wzmocnienie i reorganizacja są niezbędne do produkcji strumieni związanych z krótkimi rozbłyskami gamma.
Badanie tego krytycznego procesu jest trudne, ponieważ wymaga uchwycenia fluktuacji i niestabilności w bardzo małej skali oraz dokładnej znajomości początkowych parametrów układu. Zespół naukowców przeprowadził złożone symulacje, aby odpowiedzieć na pytanie, w jakim stopniu początkowa konfiguracja pola magnetycznego układu wpływa na końcowy produkt połączenia.
Magnetyczne łączenie
Z użyciem superkomputerów zespół badał wpływ różnych początkowych konfiguracji magnetycznych na końcowe natężenia pól magnetycznych symulowanych zderzeń podwójnych gwiazd neutronowych. Przesuwali czas do przodu – do 30 milisekund po zderzeniu – i odkryli, że początkowa topologia układu nie ma wpływu na produkt końcowy, ponieważ małoskalowe zaburzenia wymazują pamięć o polach magnetycznych większych niż 1012 G w ciągu kilku milisekund od zderzenia. Stwarza to nową zagadkę, ponieważ pokazuje, że nie możemy wnioskować o początkowym polu magnetycznym układu, obserwując je po połączeniu.
Symulacje te pokazują, że stosowanie uproszczonego modelu pola magnetycznego jest dopuszczalne w przypadku połączenia podwójnych gwiazd neutronowych, o ile pole magnetyczne nie jest zbyt duże, ponieważ nie ma ono wpływu na ostateczną konfigurację. Dalsze obserwacje złączeń dwóch gwiazd neutronowych pozwolą na sprawdzenie tej teorii.
Więcej informacji:
- A Magnetic Mashup in Binary Neutron Star Mergers
- Universality of the Turbulent Magnetic Field in Hypermassive Neutron Stars Produced by Binary Mergers
Źródło: AAS
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Na ilustracji: Wizja artystyczna łączących się dwóch gwiazd neutronowych wraz z powstającymi falami grawitacyjnymi. Źródło: Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda NASA.
