Согласно новому исследованию, столкновение черной дыры и нейтронной звезды может породить выброс огромного количества энергии, однако при этом не испускать видимый свет.
Черные дыры, как и нейтронные звезды, являются результатом смерти огромных звезд во взрыве сверхновых – событие, при котором одна звезда может затмить всю галактику. Разница лишь в массе. Если масса звезды была достаточно большой, то гравитация в остатке звезды разрушит протоны и электроны, образуя нейтронную звезду. Но если масса исходной звезды была еще больше, то образуется черная дыра, в области которой даже свет не может покинуть её предела.
Астрономы фиксировали лишь столкновения черной дыры с другой черной дырой и столкновения нейтронных звезд между собой. Однако до сих пор, не ученым не удавалось наблюдать столкновение черной дыры и нейтронной звезды. Это наблюдение помогло бы ученым лучше понять эволюцию звезд и еще раз подтвердить общую теорию относительности Эйнштейна.
Франко-итальянский детектор гравитационных волн Virgo. Фото: НАСА
На вооружение ученых есть два метода обнаружения этого события:
- Наблюдать ночное небо в поисках видимого света или электромагнитного излучения, которое образуется в результате столкновения. Это могут быть: радиоволны, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи и гамма-лучи.
- Обнаружить рябь в ткани пространства и времени, известной как гравитационные волны.
У ученых есть теоретические наработки того, как могло бы выглядеть подобное столкновение, поэтому они надеются не спутать столкновение черной дыры и нейтронной звезды.
Согласно последним исследования, подобные события могут происходить до 100 раз в год на миллиард кубических парсеков (это около 34,7 миллиардам кубических световых лет).
Тем не менее, астрономы не могут понять, будет ли отличаться столкновение черной дыры и нейтронной звезды в звездном скоплении, от изолированных систем.
Моделирование процесса слияние двух черных дыр. Видео: NASA Goddard
Ученые смоделировали процесс слияния черной дыры и нейтронной звезды в плотных скоплениях. Они рассмотрели множество сценариев, в том числе столкновение черной дыры и звездной пары, состоящей из нормальной звезды и нейтронной. Также они провели симуляцию столкновения нейтронной звезды и звездной пары, состоящей из черной дыры и обычной звезды. Кроме того, они варьировали различные параметры данного события, например массу, состав и орбиту.
Согласно некоторым моделям процесс столкновения черной дыры и нейтронной звезды может происходить без выделения видимого света, но при этом будут также сгенерированы гравитационные волны. Согласно этой модели нейтронная звезда просто погрузится в черную дыру, но это возможно только в том случае, как черная дыра имеют достаточную массу, более чем в 10 раз превышающую массу Солнца.
Причем этот сценарий более чем вероятнее, ведь масса черных дыр в отдельных системах зачастую меньше, чем масса черных дыр, расположенных в плотных звездных скоплениях.
Согласно этому моделированию, процесс слияния черной дыры и нейтронной звезды, происходящий в звездном скоплении, мог бы происходить по другому сценарию, нежели в изолированных системах. Астрономы планируют использовать новое поколение детекторов гравитационных волн, таких как Лазерная Интерферометрическая Космическая Антенна (LISA), которая поможет обнаружить подобные слияния после её запуска в 2034 году.