Что происходит во время столкновения двух нейтронных звезд? Используя сложное компьютерное моделирование, учёные NASA визуализировали этот «сценарий» в мельчайших подробностях.
Нейтронные звезды — это результат взрывов сверхновых, порождённых звездами, масса которых в 8-30 раз превышает массу нашего Солнца. Иногда случается так, что две нейтронные звезды, запутавшись в гравитационных «объятьях», встречаются. В результате столкновения двух нейтронных звезд происходит самый мощный из всех известных во Вселенной взрывов — быстрый гамма-всплеск (gamma-ray burst — GRB).
Но, что происходит со структурами двух нейтронных звезд до момента столкновения? Какую роль в этом процессе играют чрезвычайно мощные приливные силы?
В видео-визуализации, представленной 13 мая 2014 года учёными NASA Goddard Space Flight Center, две нейтронные звезды разделяет всего 18 километров. Несмотря на то, что массы двух нейтронных звезд всего в 1,5 и 1,7 раз превышают массу нашего Солнца, они представлены крошечными, в астрономическом представлении, сферами, диаметром порядка 19 км. Как результат — их плотности и гравитационные поля огромны. По словам астрономов, чайная ложна материала нейтронной звезды весит примерно столько же, сколько гора Эверест. Сокрушительные гравитационные силы свидетельствуют о том, что строение атомов не может быть стабильным. По мнению астрономов, исключительно структура самих нейтронов не позволяет гравитации нейтронной звезды полностью её разрушить, образовав черную дыру.
Если увеличить массу нейтронной звезды, то гравитационные силы смогут подавить давление вырожденных нейтронов, что приведёт к их краху.
В ходе моделирования было установлено, что «дикие» приливные силы нейтронных звезд в буквальном смысле слова разрывают друг друга на клочья. Как результат — в коре звезд образуются трещины, из которых в космическое пространство попадает огромное количество материала. Ввиду близкого расположения друг к другу, нейтронные звезды вращаются довольно быстро, поэтому процесс слияния занимает не более секунды. В результате слияния образуется структура из материала, по форме похожая на пончик, в центре которой формируются черная дыра.
Моделирование этих сокрушительных астрономических событий играет важную роль не только для понимания того, как формируются некоторые черные дыры, но и для развития науки о гамма-всплесках. Таинственный источник самых тяжёлых металлов во Вселенной, может быть найден в таких события, так как они сопряжены с быстрым r-процессом (проходящим при высокой плотности нейтронов, когда бета-радиоактивные ядра — продукты захвата не успевают распасться до момента следующего захвата нейтрона).
Большинство элементов r-процесса, которые, как правило, тяжелее железа, найденных во Вселенной, по мнению астрономов, образовались именно в процессе краха сверхновых. Тем не менее всё больше данных указывают на то, что слияние нейтронных звезд является благоприятной средой для формирования самых больших атомных ядер.
Можно сделать вывод, что события слияния нейтронных звезд — это движущая сила для механизма, ответственного за формирование самых тяжёлых элементов и сложной химии по всему космическому пространству.
