Dette rummysterium med gammastråler kunne endelig løses med nye sorte hul-simuleringer

By | September 1, 2023

Et gammastråleudbrud (GRB), typisk forbundet med eksplosionen af ​​en massiv stjerne, kunne faktisk komme fra sammensmeltningen af ​​en neutronstjerne og et sort hul. Eksistensen af ​​dette udbrud, kaldet GRB 211211A, antyder, at mange GRB’er, der tilskrives eksploderende stjerner, faktisk kan være forårsaget af sådanne fusioner.

GRB’er er opdelt i to lejre. Der er korte GRB’er, der varer mindre end to sekunder og er resultatet af sammensmeltningen af ​​to kompakte objekter – to neutronstjerner eller en neutronstjerne og et sort hul med stjernemasse. Så er der lange GRB’er, som sender strømme af gammastråler som kan vare fra to sekunder til flere timer. Disse længere er normalt forårsaget af eksplosioner af en eller anden type massive stjerner.

I begge tilfælde dannes der sorte huller, og gammastråler produceres af magnetisk drevne stråler, der fouragerer materiale fra de hvirvlende tilvækstskiver af gas, der er dannet omkring det sorte hul.

Relateret: Astronomer har lige set det kraftigste lysglimt endnu

et stort felt af glødende galakser

Oprindelsesstedet for GRB 211211A. (Billedkredit: NASA, ESA, Rastinejad et al. (2022))

GRB 211211A, detekteret af begge NASA’er Hurtig OG Hold op rumteleskoper den 11. december 2021 fandt sted i en galakse omkring 1,13 milliarder lysår væk og varede 51 sekunder, hvilket betyder, at det var en lang GRB. Alligevel ikke genialt supernova blev set, selv om der var et svagere skær fra begivenheden Når astronomer studerede denne glødde fandt ud af, at dets spektrum lignede mere en kilonova – sammensmeltning af to kompakte objekter.

Kilonovaer er kendt for at skabe betingelser, der er egnede til fremstilling af mange tunge grundstoffer som f.eks guld og platin. Det faktum, at der kan være flere kilonovaer, end astronomer forudsiger, påvirker således vores forståelse af produktionshastighederne for disse ædelmetaller, inklusive dem, der findes i smykker.

Astronomer skyndte sig at forklare Jekyll og Hyde-opførselen af ​​GRB 211211A. En tidligere forklaring fremsat af kinesiske videnskabsmænd i The Breve fra astrofysikerens dagbog var, at et stærkt magnetfelt var i stand til at bremse neutronstjerneaffaldet, da det faldt ned i det sorte hul, hvilket forlængede GRB’ens levetid.

Min ildblå ​​stjerne raser mod knaldgule stjernearme, der stråler ud fra et sort hul i det fjerne.

Min ildblå ​​stjerne raser mod knaldgule stjernearme, der stråler ud fra et sort hul i det fjerne.

Kunstnerens indtryk af en neutronstjerne, der er ved at smelte sammen med et sort hul med stjernemasse. (Billedkredit: Carl Knox, ARC Center of Excellence for Discovery of Gravitational Waves (OzGrav) ved Swinburne University of Technology)

Nu mener Northwestern University-astronomer imidlertid, at de har løst gåden med en ny løsning, hjulpet af to hidtil usete computersimuleringer, der skildrer sammensmeltningen af ​​en neutronstjerne med et sort hul.

“For første gang har vi været i stand til at modellere hele sekvensen af ​​neutronstjernefusionsprocessen på en omfattende måde,” fortalte Northwestern Universitys Danat Issa på et pressemøde. erklæring.

Faktisk var simuleringen så beregningsmæssigt dyr, at den måtte deles i to. Den første halvdel beskriver neutronstjernen og det sorte hul til det punkt, hvor de smelter sammen, mens den anden del følger udviklingen af ​​GRB-strålen.

“At simulere disse begivenheder har været en udfordring på grund af de store adskillelser af rumlige og tidsmæssige skalaer, der er involveret, såvel som de forskellige fysik, der opererer på disse skalaer,” sagde Issa.

Det, simuleringerne viste, var fantastisk.

Relaterede historier:

— James Webb-rumteleskopet observerer de hypnotiske spiralarme i Whirlpool-galaksen (foto)

— Forskere opdager mærkelige “singulariteter”, der er ansvarlige for en eksotisk type superledning

— Jupiters vulkanmåne Io lyser rødt på fantastiske billeder fra NASAs Juno-rumfartøj

Han foreslog, at når en neutronstjerne bliver revet fra hinanden af ​​gravitationel tidevand fra et sort hul, danner affaldet først en hvirvlende tilvækstskive omkring det sorte hul. Hvis magnetfeltet inde i denne disk er stærkt nok, er resultatet en kortvarig jet. Men hvis disken har et svagere magnetfelt, kan GRB-strålen holde længere og have en lysstyrke svarende til den, der ses i GRB 211211A.

“Jo stærkere magnetfeltet er, jo kortere dets varighed,” sagde Ore Gottlieb fra Northwestern University, der ledede forskningen sammen med Issa. “Svage magnetfelter producerer svagere stråler, som det nydannede sorte hul kan opretholde i længere tid. Det, vi fandt, falder sammen med observationerne af GRB 211211A.”

Mange lange GRB’er opstår på store afstande på mange milliarder lysår, og lyset fra supernovaen eller kilonova-eftergløden er ofte for svagt til at opdage på disse afstande, så det eneste astronomer skal gøre er at se på selve GRB’en. . Opdagelsen af, at en lang GRB er resultatet af en sammensmeltning mellem en neutronstjerne og et sort hul betyder, at astronomer bliver nødt til at se nøje på lange GRB’er langt væk, før de kan fastslå deres årsag.

Resultaterne er offentliggjort i The Astrophysical Journal.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *