Yulduz massasidagi qora tuynuklar massasi Quyoshnikidan bir necha yuzlab martagacha boʻlgan yulduzlarning qulashi natijasida paydo boʻlgan samoviy jismlardir. Ularning tortishish maydoni shunchalik kuchliki, na materiya, na nurlanish ularni chetlab o'tolmaydi, bu ularni aniqlashni juda qiyinlashtiradi.
Shu sababli, 2015-yilda Lazer Interferometr Gravitatsion-to‘lqin Observatoriyasi (LIGO) tomonidan ikkita qora tuynukning qo‘shilishi natijasida hosil bo‘lgan fazo-vaqtdagi mayda to‘lqinlar aniqlanganda, u suv havzasi sifatida qabul qilindi.
Astrofiziklarning fikriga ko'ra, signalning kelib chiqishidagi ikkita birlashuvchi qora tuynuklar quyosh massasidan taxminan 30 baravar ko'p bo'lgan va 1.5 milliard yorug'lik yili uzoqlikda joylashgan.
LIGO detektor nurli trubkasi - illyustrativ fotosurat. Tasvir krediti: Jeff Keyzer orqali Flickr, CC BY-SA 2.0
Ko'prik nazariyasi va kuzatish
Ushbu qora tuynuklarni qanday mexanizmlar hosil qiladi? Ular bizning quyoshimizga o'xshash, ammo sezilarli darajada massiv bo'lgan ikki yulduzning evolyutsiyasi mahsulidir, ular ikkilik tizimda rivojlanadimi? Yoki ular zich joylashgan yulduz klasterlaridagi qora tuynuklarning tasodifan bir-biriga to'qnashuvidan kelib chiqadimi? Yoki ko'proq ekzotik mexanizm ishtirok etishi mumkinmi? Bu savollarning barchasi bugungi kunda ham qizg'in muhokama qilinmoqda.
Shimoli-g'arbiy, Jeneva universiteti (UNIGE) va Florida universiteti (UF) kabi muassasalarning olimlari jamoasi POSYDON hamkorligi ikki yulduzli populyatsiyalarni simulyatsiya qilishda sezilarli yutuqlarga erishdi. Bu ish aniqroq javoblar berishga va nazariy bashoratlarni kuzatish ma'lumotlari bilan uyg'unlashtirishga yordam beradi.
"Birlashtiruvchi ikkilik qora tuynuklarning shakllanishini bevosita kuzatishning iloji bo'lmagani uchun ularning kuzatuv xususiyatlarini takrorlaydigan simulyatsiyalarga tayanish kerak", dedi Simone Bavera, UNIGE Fan fakulteti astronomiya bo'limining doktorlikdan keyingi tadqiqotchisi va etakchi. tadqiqot muallifi.
"Biz buni ikki yulduzli tizimlarni ularning tug'ilishidan boshlab ikkilik qora tuynuk tizimlarining shakllanishigacha simulyatsiya qilish orqali qilamiz."
Rassomning kontseptsiyasi LIGO tomonidan aniqlanganga o'xshash ikkita birlashuvchi qora tuynuklarni ko'rsatadi. Kredit: Aurore Simonnet/LIGO-Caltech-MIT-Sonoma State
Simulyatsiya chegaralarini surish
Ikkilik qora tuynuklarning birlashishining kelib chiqishini talqin qilish, masalan, 2015 yilda kuzatilgan, nazariy model bashoratlarini haqiqiy kuzatuvlar bilan solishtirishni talab qiladi. Ushbu tizimlarni modellashtirishda qo'llaniladigan texnika "ikkilik populyatsiya sintezi" deb nomlanadi.
"Ushbu uslub tortishish-to'lqin manbai populyatsiyasining statistik xususiyatlarini baholash uchun o'n millionlab qo'shaloq yulduz tizimlarining evolyutsiyasini taqlid qiladi", dedi Anastasios Fragkos, UNIGE fan fakulteti astronomiya kafedrasi dotsenti.
"Biroq, bunga oqilona vaqt oralig'ida erishish uchun tadqiqotchilar shu paytgacha yulduzlar evolyutsiyasi va ularning ikkilik o'zaro ta'sirini taqlid qilish uchun taxminiy usullardan foydalanadigan modellarga tayangan", dedi u. "Demak, bitta va ikkilik yulduzlar fizikasini haddan tashqari soddalashtirish kamroq aniq prognozlarga olib keladi."
POSYDON bu cheklovlarni yengib chiqdi. Ochiq kodli dasturiy ta'minot sifatida ishlab chiqilgan bo'lib, u izolyatsiyalangan ikkilik tizimlar evolyutsiyasini bashorat qilish uchun batafsil bitta va ikkilik yulduzli simulyatsiyalarning oldindan hisoblangan katta kutubxonasidan foydalanadi.
Ushbu batafsil simulyatsiyalarning har biri superkompyuterda ishlashi uchun 100 markaziy protsessor (CPU) soatgacha vaqt ketishi mumkin, bu esa bu simulyatsiya usulini ikkilik populyatsiya sintezi uchun bevosita qo'llamaydi.
"Biroq, boshlang'ich shartlarning butun parametr maydonini qamrab oluvchi simulyatsiyalar kutubxonasini oldindan hisoblash orqali POSYDON ikkilik tizimlarning to'liq evolyutsiyasini bir soniyadan kamroq vaqt ichida bashorat qilish uchun ushbu keng qamrovli ma'lumotlar to'plamidan va mashinani o'rganish usullaridan foydalanishi mumkin", dedi Jeffri Endryus, yordamchi. UF fizika kafedrasi professori.
"Ushbu tezlikni oldingi avlod tez populyatsiya sintezi kodlari bilan solishtirish mumkin, ammo aniqligi yaxshilangan."
Yangi modelni taqdim etish
POSİDON, asosiy kod ishlab chiqish loyihasi, degan ma'noni anglatadi POpulatsiya SYbilan nteza Dbatafsil ikkilik evolyutsiya simulyatsiyasiONs. Kalogera va Tassos Fragos, sobiq fan nomzodi. Kalogera guruhidagi talaba Gordon va Betti Mur jamg'armasi va Shveytsariya milliy fan fondi ko'magida 2019 yilda Shimoli-g'arbiy qismida boshlangan loyihaning asosiy tadqiqotchilaridir.
Hozirda Jeneva universiteti bilan birga Fragos tadqiqotning hammuallifidir. Florida universiteti bu yil hamkorlikka qo'shildi.
Oldingi modellar massiv yulduzlarning kengayishi, ularning massa yo'qotilishi va ikkilik o'zaro ta'sirlari kabi ba'zi jihatlarni ortiqcha baholagan. Ushbu elementlar qora tuynuklarni birlashtirish xususiyatlarini aniqlaydigan asosiy tarkibiy qismlardir.
To'liq o'z-o'ziga mos keladigan batafsil yulduz strukturasi va ikkilik o'zaro ta'sir simulyatsiyalari tufayli POSYDON ikkilik qora tuynuklarning massalari va aylanishlari kabi xususiyatlarini birlashtirish bo'yicha aniqroq bashoratlarga erishadi.
Tadqiqot guruhi hozirda POSYDONning yangi versiyasini ishlab chiqmoqda, u kengroq galaktika turlarida binarlarni simulyatsiya qila oladigan batafsil yulduz va ikkilik simulyatsiyalarning katta kutubxonasini o'z ichiga oladi.
Manba: Northwestern University
