Sorte huller og neutronstjerner smelter uset sammen i tætte stjernehobe

Sammensmeltninger mellem sorte huller og neutronstjerner i tætte stjernehobe er helt ulig dem, der dannes i isolerede områder, hvor stjernerne er få. Deres tilknyttede træk kan være afgørende for studiet af gravitationsbølger og deres kilde. Dr. Manuel Arca Sedda fra Institute for Astronomical Computing ved Heidelberg Universitet kom til denne konklusion i en undersøgelse, der brugte computersimuleringer. Forskningen kan give kritisk indsigt i fusionen af ​​to massive stjerneobjekter, som astronomer observerede i 2019. Resultaterne blev offentliggjort i tidsskriftet Kommunikationsfysik .

Stjerner, der er meget mere massive end vores sol, ender normalt deres liv som en neutronstjerne eller et sort hul. Neutronstjerner udsender regelmæssige impulser af stråling, der tillader deres detektion. I august 2017, for eksempel, da den første dobbelte neutronstjernefusion blev observeret, videnskabsmænd over hele kloden opdagede lys fra eksplosionen med deres teleskoper. Sorte huller, på den anden side, forbliver normalt skjult, fordi deres tyngdekrafttiltrækning er så stærk, at selv lys ikke kan undslippe, gør dem usynlige for elektromagnetiske detektorer.

Hvis to sorte huller smelter sammen, begivenheden kan være usynlig, men kan ikke desto mindre spores fra krusninger i rum-tid i form af såkaldte gravitationsbølger. Visse detektorer, ligesom "Laser Interferometer Gravitational Waves Observatory" (LIGO) i USA, er i stand til at detektere disse bølger. Den første vellykkede direkte observation blev foretaget i 2015. Signalet blev genereret ved sammensmeltning af to sorte huller. Men denne begivenhed er måske ikke den eneste kilde til gravitationsbølger, som også kunne komme fra sammensmeltningen af ​​to neutronstjerner eller et sort hul med en neutronstjerne. At opdage forskellene er en af ​​de største udfordringer ved at observere disse begivenheder, ifølge Dr. Arca Sedda.

I sit studie, Heidelberg-forskeren analyserede sammensmeltningen af ​​par af sorte huller og neutronstjerner. Han brugte detaljerede computersimuleringer til at studere interaktionerne mellem et system bestående af en stjerne og et kompakt objekt, såsom et sort hul, og et tredje massivt roaming-objekt, der kræves til en fusion. Resultaterne indikerer, at sådanne tre-legeme-interaktioner faktisk kan bidrage til sorte hul-neutronstjernesammensmeltninger i tætte stjerneområder som kugleformede stjernehobe. "Der kan defineres en særlig familie af dynamiske fusioner, der adskiller sig tydeligt fra fusioner i isolerede områder, " forklarer Manuel Arca Sedda.

Fusionen af ​​et sort hul med en neutronstjerne blev første gang observeret af gravitationsbølgeobservatorier i august 2019. Alligevel var optiske observatorier rundt om i verden ude af stand til at lokalisere en elektromagnetisk pendant i det område, hvorfra gravitationsbølgesignalet stammede, tyder på, at det sorte hul fuldstændigt havde fortæret neutronstjernen uden først at ødelægge den. Hvis bekræftet, dette kunne være den første observerede sort hul-neutronstjernesammensmeltning, der blev opdaget i et tæt stjernemiljø, som beskrevet af Dr. Arca Sedda.