عندما يلتقي ثقب أسود ونجم نيوترون أخيرًا ، فإن النتيجة هي المذبحة الكونية-والآن ، بفضل أحدث عمليات محاكاة Caltech للحاسبات الفائقة ، نحصل على مقعد في الصف الأمامي إلى العرض المرعب بأكمله.
في زوج جديد من الدراسات التي نشرت في خطابات المجلة الفيزيائية الفلكية ، قام الباحثون بقيادة عالم الفيزياء الفلكية في Caltech Elias ، بتشغيل أكثر المحاكاة التفصيلية حتى الآن لعمليات اندماج ثقب النجوم النيوترونية. هذه الأحداث العنيفة هي بعض من الأحداث الأكثر تطرفًا في الكون ، ويكشف العمل الجديد عما يحدث ثوانٍ فقط – وحتى ميلي ثانية – قبل طمس النجم النيوتروني.
تصف إحدى الأوراق ، التي نشرت العام الماضي ، النتائج المحاكاة للزلازل على سطح نجوم النيوترون قبل أن تبتلعها الثقوب السوداء. الورقة الأخرى ، التي نشرت في نهاية شهر مارس ، تميز إلى “نبضات الثقب الأسود” وموجات الصدمات الوحشية التي تنتجها العنف.
تُظهر اللقطة أعلاه من محاكاة الفريق تدفقات البلازما المغناطيسية التي يتم إطلاقها إلى الخارج من ثقب أسود بعد الاندماج مع نجم نيوترون. كما تمسك جاذبية الثقب الأسود ، فإن قشرة النيوترون النجمة فائقة الكثافة لا تمتد فقط-إنها تشققات.
وقال معظمهم في بيان لتكنولوجيا المعلومات: “ستفتح قشرة النيوترون النجمة تمامًا مثل الأرض في الزلزال”. “إن جاذبية الثقب الأسود تنقص السطح ، مما تسبب في زلزال في النجم وفتح الصروات.”
يؤدي هذا التكسير إلى إبداع موجات Alfvén ، أو تموجات مغناطيسية تلبس عبر النجم مثل الحبل المقطوع. قد تولد هذه الأمواج رشقات راديو سريعة ، وميض الراديو الطويل المللي ثانية التي نكتشفها من حين لآخر من الفضاء العميق. ولأول مرة ، توضح المحاكاة كيف يمكن لهذه الهزات أن تجعل نجوم النيوترون تنتج موجات صدمة شديدة تنبعث من الكون.
في محاكاة المتابعة ، قام الفريق بتصميم ما يحدث حيث يبتلع الثقب الأسود النجم النيوتروني ، وهو أكثر كثافة من تلك الهزات العملاقة. يرسل الانهيار موجات صدمة هي من بين أقوى النظرية في الكون. هذه ، أيضًا ، قد تصدر مجموعة من موجات الراديو ، أو حتى الأشعة السينية وأشعة جاما ، في موجة نهائية قبل صمت الراديو.
لكن هذا ليس كل شيء. كشفت عمليات محاكاة الفريق أيضًا عن نبض ثقب أسود ، وهو كائن غريب يتصرف مثل النبتة العادية ، أو نجم الغزل السريع الذي يضيء في الكون. كما يوحي اسمها ، يستضيف نبضات الثقب الأسود ثقبًا أسود في وسطه بدلاً من النجم.
للحظة عابرة بعد التهام غداء النجمة النيوترونية ، يحيط بالرياح المغناطيسية التي تحاكي عوارض منارة النبتات. كان هذا الكائن الافتراضي نظريًا ، لكن لدينا الآن فكرة مفصلة عن كيفية تشكيل المرء – وكيفية البحث عنه.
استخدم الفريق الحاسوب الخارق في بيرلمتر في مختبر لورانس بيركلي الوطني لمحاكاة هذه التفاعلات.
قال معظمهم: “عندما تقوم بمحاكاة اثنين من الثقوب السوداء ، فأنت بحاجة إلى معادلات النسبية العامة لوصف موجات الجاذبية. ولكن عندما يكون لديك نجم نيوترون ، هناك الكثير من الفيزياء التي تحدث بما في ذلك الفيزياء النووية المعقدة لنجمة النجمة والبلازما حولها”.
تمت مراجعتها بالتنسيق مع بيانات العالم الحقيقي من مجموعات مثل تعاون Ligo-Virgo-Kagra ، يمكن أن تساعد هذه المحاكاة العلماء على تحديد وتصادمات النجوم النجمية النيوترونية بشكل أفضل.