Исследователи создали модели, позволяющие понять процесс образования черных дыр и нейтронных звезд в результате коллапса умирающих звезд, что объясняет, почему некоторые из этих объектов испытывают сильное вращение в межзвездном пространстве.
Черные дыры и нейтронные звезды
Черные дыры — это области пространства, где гравитация настолько сильна, что ничто, даже свет, не может избежать ее притяжения. Они образуются, когда у массивной звезды заканчивается ядерное топливо и она коллапсирует сама на себя, создавая гравитационную сингулярность, в центре которой плотность бесконечна.
Нейтронные звезды, с другой стороны, являются плотными объектами, которые также образуются в результате коллапса звезд. Когда звезда взрывается в виде сверхновой, ее внешние слои выбрасываются в космос, а ядро разрушается под действием гравитационного давления. Если ядро недостаточно массивное, чтобы образовать черную дыру, оно превращается в нейтронную звезду.
Эти два объекта иллюстрируют крайности гравитационной физики, предлагая благодатную почву для понимания природы пространства-времени и космических явлений. Однако механизмы, лежащие в основе формирования этих объектов при коллапсе массивных звезд в конце их жизни, до сих пор озадачивают астрофизиков.
Звездные «удары»
Недавно астрономы провели глубокое компьютерное моделирование этого процесса и раскрыли некоторые тайны, связанные с рождением черных дыр и нейтронных звезд, в том числе причину, по которой некоторые из них «выбрасываются» в межзвездное пространство.
В рамках этой работы моделирование выявило тесную корреляцию между свойствами родительской звезды до взрыва (известной как «предок») и скоростью и симметрией образующейся нейтронной звезды или черной дыры.
Менее массивные и менее компактные родительские звезды порождают более внезапные и симметричные сверхновые, в результате чего образуются медленно движущиеся нейтронные звезды. С другой стороны, более массивные и компактные звезды-родители порождают более хаотичные сверхновые, создающие быстро движущиеся нейтронные звезды.
Другими словами, взрывной процесс сверхновой под влиянием более хаотичных условий может придать новообразованной нейтронной звезде значительный импульс в определенном направлении. Как будто нейтронная звезда получила «пинок» в момент своего формирования, заставив ее стремительно перемещаться в пространстве. Это явление может объяснить, почему некоторые нейтронные звезды движутся с большой скоростью.
Два механизма образования черных дыр
Это исследование также предполагает два различных механизма образования черных дыр. В первом сценарии родительская звезда не коллапсирует полностью, а вместо того, чтобы стать традиционной сверхновой, давление на ее ядро возрастает до такой степени, что образуется черная дыра. Черные дыры, созданные этим механизмом, относительно массивны, их средняя масса примерно в десять раз превышает массу Солнца. Однако их трудно обнаружить, поскольку они не выбрасываются на высоких скоростях.
При втором сценарии родительская звезда взрывается полностью, выбрасывая большую часть своей массы. После этого остается черная дыра меньшего размера, разгоняющаяся до огромных скоростей, превышающих 3,6 миллиона километров в час, что делает ее более заметной.
Отметим, что быстро движущиеся небесные объекты легче заметить, поскольку они создают видимое смещение на фоне неподвижных звезд. Поэтому черная дыра, быстро перемещающаяся в пространстве, скорее всего, привлечет внимание астрономов. Такой быстро движущийся объект также может своеобразно взаимодействовать с окружающей средой. Например, он может влиять на окружающие звездные объекты или генерировать заметные энергетические выбросы. Эти эффекты могут служить подсказками для присутствия черной дыры.
Эти были сделаны в ходе двадцати детальных компьютерных симуляций сверхновых, значительно превышающих продолжительность предыдущих моделей.
Другие новости по теме...
