Розроблено симуляції хаотичної взаємодії трьох чорних дір

Симуляції хаотичної взаємодії трьох чорних дір показують, що більш легкі чорні діри мають тенденцію викидати одна одну в космос, а важчі — зливатися.

Про це розповідають у Нідерландській дослідницькій школі астрономії.

Студентка магістратури Лейденського факультету астрономії Аренд Моерман, у рамках своєї дипломної роботи, досліджувала динамічні взаємодії та зіткнення між трьома уявними чорними дірами.

Взаємодія між трьома тілами, такими як зорі, планети чи чорні діри, неможливо передбачити за допомогою елегантної формули. Тому Моерман використала комп'ютер, який обчислює те, що відбувається протягом короткого періоду часу, а потім використовує результат для наступного періоду часу.

Симуляції були проведені нею спільно з дослідниками з Лейдена та Оксфорда. Результати прийняті до публікації у провідному журналі Physical Review D.

Розширено з теорією відносності

Комп'ютерний код є розширеною версією коду, який використовували перший автор роботи Т'ярда Бекхольт (Оксфордський університет, Великобританія) та співавтор Саймон Портегіс Цварт (Лейденська обсерваторія, Лейденський університет) у 2020 та 2018 роках. Новий розширений код враховує теорію відносності Ейнштейна. Це важливо, оскільки теорія відносності відіграє велику роль, особливо у випадку важких об’єктів, таких як чорні діри.

Дослідники варіювали маси трьох чорних дір при їх взаємодії. Вони почали з маси в одне Сонце й дійшли до маси, що у мільярд разів перебільшує Сонце.

Переломний момент

Приблизно при десяти мільйонах мас Сонця виникла переломна точка. У симуляціях, чорні діри, які легші приблизно за десять мільйонів сонячних мас, переважно викидають одна одну через гравітаційний маневр, або ефект пращі. Чорні діри вагою більш як десять  мільйонів сонячних мас починають зливатися. Спочатку зливаються дві чорні діри. Третя — пізніше. Чорні діри зливаються, тому що вони втрачають кінетичну енергію, і саме тому вони випромінюють гравітаційні хвилі.

“Робота Аренд призвела до нового розуміння того, як чорні діри стають надмасивними”, - каже Саймон Портегіс Цварт. “У симуляціях ми бачимо, що важкі чорні діри більше не рухаються нескінченно навколо одна одної, а, якщо вони досить важкі, стикаються майже миттєво”.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.