Ulduz-kütləvi qara dəliklər, kütlələri günəşimizdən yüzlərlə dəfə çox olan ulduzların çökməsi nəticəsində yaranan göy cisimləridir. Onların qravitasiya sahəsi o qədər güclüdür ki, nə maddə, nə də radiasiya onlardan yayına bilmir, bu da onların aşkarlanmasını olduqca çətinləşdirir.
Buna görə də, 2015-ci ildə Lazer İnterferometr Qravitasiya Dalğaları Rəsədxanası (LIGO) tərəfindən iki qara dəliyin birləşməsi nəticəsində yaranan kosmos-zamanın kiçik dalğaları aşkar edildikdə, bu, suayrıcı anı kimi qarşılandı.
Astrofiziklərin fikrincə, siqnalın başlanğıcında birləşən iki qara dəlik Günəşin kütləsindən təxminən 30 dəfə böyük idi və 1.5 milyard işıq ili uzaqlıqda yerləşirdi.
LIGO detektor şüa borusu – illüstrativ şəkil. Şəkil krediti: Jeff Keyzer vasitəsilə Flickr, CC BY-SA 2.0
Körpü nəzəriyyəsi və müşahidə
Bu qara dəlikləri hansı mexanizmlər əmələ gətirir? Onlar günəşimizə bənzəyən, lakin ikili sistem daxilində inkişaf edən iki ulduzun təkamülünün məhsuludurmu? Yoxsa onlar təsadüfən bir-biri ilə sıx məskunlaşan ulduz qruplarındakı qara dəliklərin nəticəsidir? Yoxsa daha ekzotik mexanizm iştirak edə bilər? Bütün bu suallar bu gün də qızğın müzakirə olunur.
POSYDON əməkdaşlığı, Şimal-Qərb, Cenevrə Universiteti (UNIGE) və Florida Universiteti (UF) daxil olmaqla institutlardan olan bir qrup elm adamı ikili ulduz populyasiyalarının simulyasiyasında əhəmiyyətli irəliləyişlər əldə etdi. Bu iş daha dəqiq cavablar verməyə və nəzəri proqnozları müşahidə məlumatları ilə uzlaşdırmağa kömək edir.
“Birləşən ikili qara dəliklərin əmələ gəlməsini birbaşa müşahidə etmək mümkün olmadığı üçün onların müşahidə xassələrini təkrarlayan simulyasiyalara etibar etmək lazımdır” dedi UNİGE-nin Elmlər Fakültəsinin astronomiya şöbəsinin postdoktorluq tədqiqatçısı Simone Bavera və aparıcı. tədqiqatın müəllifidir.
“Biz bunu ikili ulduz sistemlərinin doğulmasından ikili qara dəlik sistemlərinin formalaşmasına qədər simulyasiya etməklə edirik.”
Rəssamın konsepsiyası LIGO tərəfindən aşkar edilənlərə bənzər birləşən iki qara dəliyi göstərir. Kredit: Aurore Simonnet/LIGO-Caltech-MIT-Sonoma State
Simulyasiyanın sərhədlərini itələmək
2015-ci ildə müşahidə edilən ikili qara dəliklərin birləşməsinin mənşəyini şərh etmək nəzəri model proqnozlarını faktiki müşahidələrlə müqayisə etməyi tələb edir. Bu sistemləri modelləşdirmək üçün istifadə olunan texnika “ikili populyasiya sintezi” kimi tanınır.
UNIGE Elmlər Fakültəsinin astronomiya kafedrasının dosenti Anastasios Fragkos, "Bu texnika nəticədə qravitasiya dalğası mənbəyi populyasiyasının statistik xüsusiyyətlərini qiymətləndirmək üçün on milyonlarla ikili ulduz sisteminin təkamülünü simulyasiya edir" dedi.
"Lakin buna ağlabatan vaxt çərçivəsində nail olmaq üçün tədqiqatçılar indiyədək ulduzların təkamülünü və onların ikili qarşılıqlı təsirlərini simulyasiya etmək üçün təxmini metodlardan istifadə edən modellərə etibar ediblər" dedi. "Beləliklə, tək və ikili ulduz fizikasının həddən artıq sadələşdirilməsi daha az dəqiq proqnozlara gətirib çıxarır."
POSYDON bu məhdudiyyətləri aşdı. Açıq mənbəli proqram təminatı kimi hazırlanmış, təcrid olunmuş ikili sistemlərin təkamülünü proqnozlaşdırmaq üçün ətraflı tək və ikili ulduz simulyasiyalarının əvvəlcədən hesablanmış böyük kitabxanasından istifadə edir.
Bu təfərrüatlı simulyasiyaların hər birinin superkompüterdə işləməsi 100 mərkəzi proses vahidi (CPU) saata qədər çəkə bilər ki, bu da bu simulyasiya texnikasını binar populyasiya sintezi üçün birbaşa tətbiq etməyə imkan vermir.
“Lakin, ilkin şərtlərin bütün parametr məkanını əhatə edən simulyasiyalar kitabxanasını əvvəlcədən hesablayaraq, POSYDON bu geniş məlumat dəstindən maşın öyrənmə üsulları ilə birlikdə bir saniyədən az müddətdə binar sistemlərin tam təkamülünü proqnozlaşdırmaq üçün istifadə edə bilər” dedi Jeffrey Andrews, köməkçisi. UF fizika kafedrasının professoru.
"Bu sürət əvvəlki nəsil sürətli populyasiya sintezi kodları ilə müqayisə edilə bilər, lakin təkmilləşdirilmiş dəqiqliklə."
Yeni modeli təqdim edirik
POSİDON, böyük bir kod inkişaf layihəsi deməkdir POpulasiya SYilə tezis Dətraflı ikili təkamül simulyasiyasıONs. Kalogera və keçmiş fəlsəfə doktoru Tassos Fragos. Kalogera qrupunun tələbəsi, Qordon və Betti Mur Fondunun və İsveçrə Milli Elm Fondunun dəstəyi ilə 2019-cu ildə Şimal-Qərbdə başlayan layihənin əsas müstəntiqləridir.
Hazırda Cenevrə Universitetində olan Fragos tədqiqatın həmmüəllifidir. Florida Universiteti bu il əməkdaşlığa qoşulub.
Əvvəlki modellər müəyyən aspektləri, məsələn, kütlə itkisinə və ikili qarşılıqlı təsirlərə təsir edən kütləvi ulduzların genişlənməsini çox qiymətləndirdi. Bu elementlər qara dəliklərin birləşməsinin xüsusiyyətlərini müəyyən edən əsas maddələrdir.
Tam öz-özünə ardıcıl təfərrüatlı ulduz strukturu və ikili qarşılıqlı simulyasiyalar sayəsində POSYDON ikili qara dəliklərin kütlələri və fırlanmaları kimi xüsusiyyətlərini birləşdirən daha dəqiq proqnozlara nail olur.
Tədqiqat qrupu hazırda POSYDON-un yeni versiyasını hazırlayır ki, bu da daha geniş qalaktika tiplərində binarları simulyasiya edə bilən ətraflı ulduz və ikili simulyasiyaların daha böyük kitabxanasını əhatə edəcək.
Mənbə: Northwestern Universiteti
