Magnetyczne połączenie w zderzeniach podwójnych gwiazd neutronowych
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?
Wizja artystyczna łączących się dwóch gwiazd neutronowych wraz z powstającymi falami grawitacyjnymi. Źródło: Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda NASA.
Gdy światy się zderzają
W 2017 roku Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) dokonało pierwszej obserwacji połączenia się gwiazdy neutronowej z gwiazdą neutronową, wykrywając fale grawitacyjne, które powstały 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
Używając superkomputerów, zespół badał wpływ różnych początkowych konfiguracji magnetycznych na końcowe natężenia pól magnetycznych symulowanych zderzeń podwójnych gwiazd neutronowych. Przesuwając czas do przodu, do 30 milisekund po zderzeniu, 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.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
.jpg)
