2522.10.21 00:36
Моделирование хаотических взаимодействий между тремя черными дырами
Нидерландский студент Аренд Моэрман (Arend Moerman) из Лейденского университета, Нидерланды, защитил свою магистерскую диссертацию на тему хаотических взаимодействий между тремя черными дырами. Это моделирование, которое он осуществил совместно с исследователями из Лейденского и Оксфордского университетов, показывает, что меньшие по массе черные дыры склонны гравитационно выталкивать друг друга в космос, в то время как более тяжелые черные дыры демонстрируют тенденцию к объединению.
Будучи магистрантом Лейденского университета, Аренд Моэрман провел целый год, изучая динамические взаимодействия и столкновения между тремя воображаемыми черными дырами. Взаимодействия между тремя телами, такими как звезды или планеты, или черные дыры, не могут быть описаны одной простой и элегантной формулой. Поэтому Моэрман использовал компьютер, который сначала делает прогноз на относительно небольшой период времени, а затем использует полученный результат, чтобы спрогнозировать более протяженные по времени события.
Этот компьютерный код представляет собой расширенную версию кода, использованного первым автором работы Тьярдой Бокхолтом (Tjarda Boekholt) из Оксфордского университета и соавтором Саймоном Портегиесом Цвартом (Simon Portegies Zwart) из Лейденского университета в 2020 г. и 2018 г. Этот новый, расширенный код учитывает Теорию относительности Эйнштейна. Теорию относительности особенно важно учитывать в случае тяжелых объектов, таких как черные дыры.
Исследователи меняли массы трех взаимодействующих черных дыр. Они начали с одной массы Солнца и довели массу каждого из моделируемых объектов до одного миллиарда масс нашего светила.
Значение примерно в 10 миллионов масс Солнца оказалось критическим. При расчете модели черные дыры массами менее примерно 10 миллионов масс нашей звезды в основном выталкивали друг друга в космос по механизму «гравитационной пращи». Черные дыры массами свыше приблизительно 10 миллионов масс Солнца демонстрировали тенденцию к слиянию. Сначала происходит объединение двух черных дыр. Потом к ним присоединяется третья. Объединение черных дыр происходит потому, что они теряют кинетическую энергию – и именно поэтому наблюдается излучение ими гравитационных волн.
«Работа Аренда, - сказал Саймон Портегиес Цварт. – Дала нам возможность по-новому понять механизм превращения черной дыры звездных масс в сверхмассивную черную дыру. При моделировании мы отметили, что, если черные дыры имеют достаточно большую массу, то их слияние происходит практически сразу, без продолжительных «гравитационных танцев» друг относительно друга». Работа опубликована в журнале Physical Review D.
Найдена относительно точная критическая масса черной дыры http://t7t.ru/2021/10/21/black-hole/
Определен механизм превращения черной дыры звездных масс в сверхмассивную http://bt8.ru/supermassive-black-hole/
