Інтернаціональна група астрофізиків виконала точний теоретичний розрахунок процесу, який вважається «рушійним механізмом» коротких гамма-сплесків.

Гамма-сплески такого типу традиційно пов'язують з об'єднанням двох нейтронних зірок – невеликих надщільних залишків світил, які закінчили своє існування вибухом наднової. Результатом злиття має стати утворення швидко обертається чорної діри з аккреційним тором і релятивістськими джетами, потоками часток, що випускаються в протилежних напрямах по осі обертання діри. Ці струменя, як передбачається, народжують гамма-випромінювання, що реєструється як короткий сплеск.

Величезну роль у формуванні джета, як ми вже рассазивалі, грає магнітне поле. «Необхідно було простежити за реорганізацією магнітного поля і перетворенням його хаотичної структури в упорядковану, – говорить учасниця дослідження Крісса Кувеліоту (Chryssa Kouveliotou) з Центру космічних польотів НАСА ім. Маршалла. – Усе це вимагає часу. Щоб розібратися в проблемі, нам довелося продовжити моделювання: часовий відрізок, який ми прорахували, має рекордну тривалість ». Мова тут йде про 35 мілісекундах; така тривалість може здатися несерйозною, але для розглянутих процесів вона суттєва, і на її прорахунок обчислювальний кластер в Інституті гравітаційної фізики ім. Макса Планка (Німеччина) витратив близько семи тижнів.

У моделі авторів об'єднуються нейтронні зірки мали масу в 1,5 сонячної і радіус в 13,6 км. Початкова відстань між їх центрами було одно 45 км. Обидві зірки мали магнітним полем з максимальною індукцією в 1012 Гс.

Компоненти системи швидко зближувалися і приблизно через 8 мс утворювали метастабільну надмасивну нейтронну зірку, яка проіснувала лише кілька мілісекунд і перетворилася на чорну діру масою в 2,91 сонячної і охоплює її тор масою 0,063 сонячної. Дуже швидко швидкість акреції встановилася на рівні в 0,2 маси Сонця в секунду; якщо припустити, що вона не буде серйозно змінюватися, тор зникне за 0,3 с.

Результати моделювання на відмітках в 7,4, 15,3 та 26,5 мс. Жовтий колір відповідає більшій щільності, а червоний – меншою. Тороїдального та полоїдального магнітні поля позначені зеленим і білим. (Ілюстрація з Astrophysical Journal Letters.)

Вчених, втім, більше цікавило те, що відбувається з магнітним полем при переході від надмасивної нейтронної звзди до чорної діри. Як виявилося, вихідне турбулентне полі поступається місцем двокомпонентної структурі з тороїдального та полоїдального (спрямованої вздовж осі обертання чорної діри і необхідної для зародження джета) складовими. При цьому магнітне поле «посилюється»: у торі індукція на тимчасовій позначці в 26,5 мс досягає 2 • 1015 Гс, а полоїдального складова добирається до 8 • 1014 Гс.

За словами астрофізиків, результати розрахунків відповідають даним спостережень гамма-сплесків і з енергетичних, і за часовими характеристиками.

За матеріалами: Інституту гравітаційної фізики ім. Макса Планка.

Tweet

Заможні регіони: Для чого насправді Потрібні вибори?