Слияние двух нейтронных звезд способно порождать не только черные дыры, но и магнетары — редчайшие компактные объекты с колоссальными магнитными полями. Международная группа астрофизиков с помощью японского суперкомпьютера FUGAKU показала, что при столкновении звезд относительно малой массы развивается стремительная гидродинамическая нестабильность, усиливающая исходное магнитное поле в сотни раз всего за миллисекунды. Это открытие объясняет механизм появления космических источников экстремальных всплесков излучения без обязательного коллапса в сингулярность.
Балансируя на краю гравитационного коллапса
Обычные нейтронные звезды обладают мощными магнитными полями, которые превосходят возможности лучших земных лабораторий более чем в сто тысяч раз. Однако примерно один процент этой популяции составляют магнетары — их поля сильнее еще в тысячу раз. Именно они считаются главными источниками мягких гамма-повторителей и загадочных быстрых радиовсплесков.
В большинстве сценариев пара нейтронных звезд при слиянии неминуемо превращается в черную дыру. Причина кроется в превышении предела Толмена — Оппенгеймера — Волкова, составляющего около 2,6 массы Солнца. Когда суммарная масса системы оказывается выше этой границы, гравитация берет верх над давлением вырожденного ядерного вещества. Но если компоненты достаточно легкие, итоговый объект избегает коллапса, формируя единую сверхмассивную нейтронную звезду.
Турбулентный вихрь и гидродинамика слияния
Чтобы изучить подобный сценарий, исследователи смоделировали слияние пары низкомассивных звезд с типичными магнитными полями порядка трех триллионов гаусс. Расчеты охватили критический период от мгновений перед контактом до первых миллисекунд совместной жизни системы.
Оказалось, что в момент касания сверхплотная нейтронная жидкость мгновенно входит в режим неустойчивости Кельвина — Гельмгольца. Этот гидродинамический эффект хорошо знаком каждому: если плавно задуть свечу, ровная струйка дыма у фитиля почти сразу сменяется хаотичными вихрями. В масштабах сталкивающихся релятивистских объектов подобная турбулентность молниеносно перемешивает вещество, увлекая и плотно скручивая силовые линии магнитного поля.
Рождение космического монстра за миллисекунды
Это бурное перемешивание нарастает лавинообразно. Силовые линии растягиваются и уплотняются, усиливая итоговое магнитное поле более чем в 300 раз относительно начальных значений. Процесс охватывает формирующуюся звезду всего за одну миллисекунду, кардинально влияя на ее структуру и физику дальнейшего сжатия. Ученые не исключают, что последующие турбулентные процессы способны разогнать напряженность поля до еще более экстремальных масштабов, выводя объект в полноценный статус магнетара.
Взгляд редакции SpaceDiscover
Полученные результаты меняют устоявшиеся представления о финале двойных компактных систем, доказывая, что слияние не всегда ведет к образованию черной дыры. Подобный сценарий изящно объясняет природу затяжного свечения после коротких гамма-всплесков, долгое время озадачивавшего теоретиков. С развитием гравитационно-волновых обсерваторий LIGO, Virgo и KAGRA астрофизики смогут выявлять подобные события непосредственно по характерному волновому сигналу, подтверждая рождение магнетаров в реальном времени.
Не забудьте подписаться на наши каналы Дзен, Telegram и ВК.
Мы всегда рады видеть вас среди наших читателей и подписчиков SpaceDiscover!
