В исследовании, недавно опубликованном в «Ежемесячных уведомлениях» Королевского астрономического общества, доктор Джейд Пауэлл и доктор Бернхард Мюллер из Центра передовых технологий исследования гравитационных волн ARC (OzGrav) имитировали три сверхновых с коллапсом ядра, используя суперкомпьютеры со всей Австралии, включая суперкомпьютер OzSTAR в Технологическом университете Суинберна. Имитационные модели, которые в 39, 20 и 18 раз массивнее нашего Солнца, позволили по-новому взглянуть на взрывающиеся массивные звезды и детекторы гравитационных волн следующего поколения.
Сверхновые с коллапсом ядра — это взрывные смерти массивных звезд в конце их жизни. Они являются одними из самых ярких объектов во вселенной, а также являются местом рождения черных дыр и нейтронных звезд. Гравитационные волны, обнаруженные в этих сверхновых, помогают ученым лучше понять астрофизику черных дыр и нейтронных звезд.
Будущие усовершенствованные детекторы гравитационных волн, сконструированные таким образом, чтобы быть более чувствительными, могли бы, возможно, обнаружить сверхновую — коллапс ядра сверхновой может быть первым объектом, наблюдаемым одновременно в электромагнитном свете, нейтрино и гравитационных волнах.
Чтобы обнаружить коллапс ядра сверхновой с помощью гравитационных волн, ученым нужно предсказать, как будет выглядеть сигнал гравитационной волны. Они используют суперкомпьютеры для моделирования этих космических взрывов, чтобы понять их сложную физику. Это позволяет им предсказать, что увидят детекторы при взрыве звезды и ее наблюдаемые свойства.
В ходе моделирования трех взрывающихся массивных звезд отслеживалась работа сверхновой в течение длительного времени — это важно для точного предсказания масс нейтронных звезд и наблюдаемой энергии взрыва.
Джейд Пауэлл сказал: «Наши модели в 39, 20 и 18 раз массивнее нашего Солнца. Первая модель важна, потому что она вращается очень быстро, а большинство предыдущих длительных симуляций коллапса ядра сверхновой не включают эффекты вращения».
Две самые массивные модели производят сильные энергетические взрывы, питаемые нейтрино, но самая маленькая модель не взорвалась. Звезды, которые не взрываются, испускают гравитационные волны с меньшей амплитудой, но частота их гравитационных волн находится в наиболее чувствительном диапазоне детекторов гравитационных волн.
«В первый раз, мы показали, что вращение изменяет соотношение между частотой гравитационной волны и свойствами вновь формирующейся нейтронной звезды», объясняет Пауэлл.
Быстро вращающаяся модель показала большие амплитуды гравитационных волн, которые позволили бы обнаружить взрывающуюся звезду на расстоянии почти 6,5 миллионов световых лет с помощью следующего поколения детекторов гравитационных волн, таких как телескоп Эйнштейна.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение