Жылдыз-массалык кара тешиктер - бул биздин күндөн жүздөгөн эсе көп массалуу жылдыздардын кулашынан пайда болгон асман объектилери. Алардын гравитациялык талаасы ушунчалык күчтүү болгондуктан, алардан зат да, радиация да качып кутула албайт, бул аларды аныктоону абдан кыйындатат.
Ошондуктан, 2015-жылы Лазердик Интерферометр гравитациялык толкун обсерваториясы (LIGO) тарабынан эки кара тешиктин биригишинен пайда болгон мейкиндик-убакыттагы кичинекей толкундар аныкталганда, ал суу бөлүүчү учур катары кабыл алынган.
Астрофизиктердин айтымында, сигналдын башталышында биригип жаткан эки кара тешик Күндөн 30 эсе көп болгон жана 1.5 миллиард жарык жылы алыстыкта жайгашкан.
LIGO детекторунун нур түтүгү – иллюстративдик сүрөт. Сүрөт кредит: Jeff Keyzer аркылуу Flickr, CC BY-SA 2.0
Теория менен байкоону бириктирүү
Бул кара тешиктерди кандай механизмдер пайда кылат? Алар эки жылдыздын эволюциясынын продуктусубу, биздин күнгө окшош, бирок бир кыйла массалуу, экилик системанын ичинде эволюциялашабы? Же алар жыш отурукташкан жылдыздар кластерлериндеги кара тешиктердин бири-бирине кокустан кирип кетишинен келип чыгышабы? Же дагы экзотикалык механизм тартылышы мүмкүнбү? Бул суроолордун баары бүгүнкү күндө дагы кызуу талкууланууда.
POSYDON кызматташтыгы, анын ичинде Түндүк-Батыш, Женева университети (UNIGE) жана Флорида университети (UF) сыяктуу институттардын окумуштууларынын тобу эки жылдыздуу популяцияларды симуляциялоодо олуттуу ийгиликтерге жетишти. Бул иш так жоопторду берүүгө жана байкоо маалыматтары менен теориялык болжолдоолорду айкалыштырууга жардам берет.
"Бириккен экилик кара тешиктердин пайда болушун түздөн-түз байкоого мүмкүн болбогондуктан, алардын байкоо касиеттерин кайталаган симуляцияларга таянуу керек" деди Симоне Бавера, ЮНИГЕнин Илим факультетинин астрономия бөлүмүнүн докторантура изилдөөчүсү жана жетектөөчүсү. изилдөөнүн автору.
"Биз муну эки жылдыздуу системаларды алардын төрөлгөнүнөн баштап экилик кара тешик системаларынын пайда болушуна чейин окшоштуруп жасайбыз."
Сүрөтчүнүн концепциясы LIGO аныктаган эки кара тешиктин биригүүсүн көрсөтөт. Кредиттик: Aurore Simonnet / LIGO-Caltech-MIT-Sonoma State
Симуляциянын чегин көтөрүү
2015-жылы байкалган экилик кара тешиктердин биригүүсүнүн келип чыгышын чечмелөө теориялык моделдик болжолдоолорду реалдуу байкоолор менен салыштырууну талап кылат. Бул системаларды моделдөө үчүн колдонулган ыкма "экилик калктын синтези" деп аталат.
UNIGE илимдер факультетинин астрономия кафедрасынын ассистенти Анастасиос Фрагкос: «Бул техника он миллиондогон кош жылдыз системаларынын эволюциясын симуляциялайт, бул пайда болгон гравитациялык толкун булагы популяциясынын статистикалык касиеттерин баалоо үчүн», - деди.
"Бирок, бул акылга сыярлык мөөнөттө жетишүү үчүн, изилдөөчүлөр жылдыздардын эволюциясын жана алардын экилик өз ара аракеттенүүсүн окшоштуруунун болжолдуу ыкмаларын колдонгон моделдерге таянып келишкен" деди ал. "Демек, бир жана экилик жылдыздардын физикасынын өтө жөнөкөйлөштүрүлүшү азыраак так божомолдорго алып келет."
POSYDON бул чектөөлөрдү жеңди. Ачык булактуу программа катары иштелип чыккан, ал изоляцияланган бинардык системалардын эволюциясын алдын ала болжолдоо үчүн деталдуу бир жана эки жылдыздуу симуляциялардын алдын ала эсептелген чоң китепканасын колдонот.
Бул деталдаштырылган симуляциялардын ар бири суперкомпьютерде иштөө үчүн 100 борбордук процессор (CPU) саатка чейин созулушу мүмкүн, бул симуляциянын бул техникасын бинардык популяция синтези үчүн түздөн-түз колдонууга болбойт.
"Бирок, баштапкы шарттардын бардык параметр мейкиндигин камтыган симуляциялар китепканасын алдын ала эсептөө менен, POSYDON экилик системалардын толук эволюциясын бир секундага жетпеген убакытта болжолдоо үчүн машина үйрөнүү ыкмалары менен бирге бул кеңири маалымат топтомун колдоно алат", - деди Джеффри Эндрюс, жардамчы. UF физика кафедрасынын профессору.
"Бул ылдамдык мурунку муундун тез синтез коддору менен салыштырууга болот, бирок жакшыртылган тактык менен."
Жаңы моделди киргизүү
ПОСИДОН, негизги кодду иштеп чыгуу долбоору, билдирет POпулация SYменен Dдеталдуу экилик эволюция симуляциясыONс. Калогера жана Тассос Фрагос, мурдагы илимдин кандидаты. Калогера тобунун студенти, Гордон жана Бетти Мур Фондунун жана Швейцариянын Улуттук Илим Фондунун колдоосу менен 2019-жылы Түндүк-Батышта башталган долбоордун башкы изилдөөчүлөрү.
Фрагос, азыр Женева университети менен, изилдөөнүн авторлорунун бири. Флорида университети бул жылы кызматташууга кошулду.
Мурунку моделдер кээ бир аспектилерди ашыкча баалашкан, мисалы, массивдик жылдыздардын кеңейиши, бул алардын массасын жоготууга жана экилик өз ара аракеттенүүгө таасирин тийгизет. Бул элементтер кара тешиктерди бириктирүү касиеттерин аныктоочу негизги ингредиенттер болуп саналат.
Толугу менен өзүн-өзү ырааттуу деталдуу жылдыз түзүмү жана бинардык өз ара симуляциялардын аркасында POSYDON экилик кара тешиктердин массалары жана айлануулары сыяктуу касиеттерин бириктирүү боюнча так божомолдорго жетишет.
Изилдөө тобу учурда POSYDONдун жаңы версиясын иштеп чыгууда, ал деталдык жылдыздык жана бинардык симуляциялардын чоңураак китепканасын камтыйт, галактиканын кеңири диапазонундагы бинардык системаларды симуляциялоого жөндөмдүү.
Source: Northwestern University
