Компьютерные моделирования раскрыли процессы выброса чёрных дыр и нейтронных звёзд с орбит. Исследователи воспроизвели процесс формирования черных дыр и нейтронных звезд после коллапса умирающих звезд и объяснили, почему некоторые из них получают сильный импульс, который выбрасывает их в межзвёздное пространство.

Чёрные дыры получают значительный импульс, когда их родительские звёзды умирают в катастрофическом взрыве. Новое исследование показало, что эти новорожденные чёрные дыры, выброшенные родительскими звёздами, движутся со значительными скоростями. Новые данные могут прояснить первые моменты жизни чёрной дыры.

Чёрные дыры и нейтронные звёзды возникают после смерти звезд, масса которых не менее восьми масс Солнца. При катастрофическом сжатии — коллапсе — возникает либо нейтронная звезда, либо черная дыра.

Предыдущие компьютерные модели сверхновых моделировали только краткий момент этого процесса, в то время как наблюдения реальных чёрных дыр и нейтронных звёзд указывают на интересные для изучения физические явления.

Некоторые нейтронные звёзды движутся со скоростью более 5,4 миллиона километров в час (1500 км/с), что указывает на то, что они были выброшены со своих орбит во время взрыва. Другие движутся в 30 раз медленнее, что указывает на более спокойный процесс их «рождения».

При этом чёрные дыры в большинстве случаев имеют низкую скорость выброса, хотя катастрофичность их образования намного выше. Команда астрономов провела 20 компьютерных симуляций сверхновых, чтобы увидеть ранний период образования чёрных дыр и нейтронных звёзд. Симуляции были достаточно долгими, чтобы продемонстрировать, как каждый объект был выброшен родительской звездой.

Оказалось, что между свойствами родительской звезды перед взрывом и характеристиками результирующей нейтронной звезды или чёрной дыры есть тесная связь. Если родительская звезда имеет низкую массу и не очень компактна, то внешние слои звезды увеличены по сравнению с ядром, и сверхновая вспыхивает внезапно и практически симметрично, создавая медленно движущуюся нейтронную звезду.

Однако очень массивные и компактные тела требуют больше времени для вспышки сверхновой, и их взрывы происходят не симметрично. Тогда образуется быстро движущаяся нейтронная звезда.

Асимметричный взрыв родительской звезды не только выбрасывает нейтронную звезду, но и задаёт ей начальное вращение. Этот феномен может объяснить появление магнитаров — быстро вращающихся нейтронных звёзд, обладающих исключительно сильным магнитным полем.

Касательно чёрных дыр выяснилось, что есть два механизма. В одном случае звезда не взрывается, но давление в её ядре повышается до уровня, при котором образуется чёрная дыра. Такие чёрные дыры обычно большие, примерно в 10 раз превышающие массу Солнца, и практически не движутся. Они составляют большинство чёрных дыр.

В других случаях родительская звезда полностью взрывается и отбрасывает часть своей массы, оставляя более маленькую чёрную дыру, масса которой примерно в три раза превышает массу Солнца.

Исследование показало, что эти чёрные дыры получают огромные скорости «выброса», превышающие 3,6 миллиона километров в час. Однако такие быстро движущиеся чёрные дыры довольно редки.

Источник: space