Όταν τα αστέρια νετρονίων συγκρούονται, σβήνουν με μια τρομερή έκρηξη, πυροδοτώντας μια έκρηξη έως και χίλιες φορές πιο ισχυρή από μια σουπερνόβα. Αλλά μερικές φορές βγαίνουν έξω με ένα κλαψούρισμα, και μια πρόσφατη σουίτα προσομοιώσεων δείχνει γιατί: μετατρέπονται σε μια μαύρη τρύπα.
Η ανακάλυψη βαρυτικών κυμάτων από συγκρουόμενα αστέρια νετρονίων το 2017 ήταν μια στιγμή ορόσημο στην αστρονομία. Εκτός από τη βαρυτική ακτινοβολία, οι αστρονόμοι παρατήρησαν επίσης το γεγονός με μια σειρά από ηλεκτρομαγνητικά τηλεσκόπια, από ραδιόφωνο έως ακτίνες γάμμα. Η συνδυασμένη προσπάθεια αποκάλυψε ότι τα συγκρουόμενα αστέρια νετρονίων παρήγαγαν κιλονόβα, ένα συγκεκριμένο είδος έκρηξης περίπου 1.000 φορές πιο ισχυρό από ένα τυπικό σουπερνόβα.
Αλλά δύο χρόνια αργότερα, ένα παρόμοιο σήμα βαρυτικού κύματος , γνωστό ως GW190425, δεν είχε κανένα ηλεκτρομαγνητικό αντίστοιχο. Ομολογουμένως, δεν ήταν η καλύτερη στιγμή για τα τηλεσκόπια μας να σαρώσουν σε αυτήν την περιοχή του ουρανού, αλλά όλα τα πράγματα θεωρούσαν ότι ήταν σχετικά ήσυχο.
Πώς θα μπορούσαν δύο αστέρια νετρονίων να συγκρουστούν χωρίς να αφήσουν μια βίαιη λάμψη ακτινοβολίας;
Πρόσφατα μια ομάδα αστρονόμων στράφηκε σε μεγάλες γιγαντιαίες προσομοιώσεις υπολογιστών για να δώσει μια απάντηση . Συμπεριλαμβανομένου όσο το δυνατόν μεγαλύτερης σχετικής φυσικής, παρακολούθησαν να προσποιούνται αστέρια νετρονίων να συγκρούονται με διάφορους τρόπους. Συγκεκριμένα, προσπάθησαν να μιμηθούν το γεγονός συγχώνευσης που οδήγησε στο σήμα βαρυτικού κύματος GW190425.
Μια ομάδα Ευρωπαίων ερευνητών, χρησιμοποιώντας δεδομένα από το όργανο X-shooter στο Very Large Telescope της ESO, βρήκε υπογραφές στροντίου που σχηματίστηκαν σε μια συγχώνευση άστρων νετρονίων. Η εντύπωση αυτού του καλλιτέχνη δείχνει δύο μικροσκοπικά αλλά πολύ πυκνά αστέρια νετρονίων στο σημείο στο οποίο συγχωνεύονται και εκρήγνυνται ως κιλόνοβα. Σε πρώτο πλάνο, βλέπουμε μια αναπαράσταση του πρόσφατα δημιουργημένου στροντίου. Πίστωση εικόνας: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser
Σύμφωνα με το σήμα, τα δύο αστέρια νετρονίων είχαν συνδυασμένη μάζα 3,5 ηλιακών μαζών, αλλά ένα αστέρι νετρονίων ήταν δύο φορές πιο βαρύ από το άλλο . Αυτό ήταν πολύ διαφορετικό από το kilonova του 2017, το οποίο είχε δύο αστέρια νετρονίων με περίπου ίση μάζα.
Οι προσομοιώσεις αποκάλυψαν ότι όταν δύο αστέρια νετρονίων άνισης μάζας συγκρούονται, δεν είναι απλώς ένα αυτοκινητιστικό δυστύχημα. Είναι τρομερό μπέρδεμα.
Η βαρύτητα του μεγαλύτερου αστέρα νετρονίων είναι ικανή να διαλύσει το μικρότερο, μετατρέποντάς το σε αστρικά θραύσματα πολύ πριν από την πρόσκρουση. Έπειτα, αντί απλώς να σφίγγουν μεταξύ τους, το υλικό από το μικρότερο σχισμένο αστέρι νετρονίων πέφτει βροχή πάνω στο μεγαλύτερο, προκαλώντας μια βαρυτική κατάρρευση και μετατρέποντάς το σε μαύρη τρύπα.
Μόλις σχηματιστεί, η μαύρη τρύπα τρώει οποιοδήποτε πιθανό σήμα ακτινοβολίας που θα μπορούσε να είχε φύγει από το σύστημα. Εν τω μεταξύ, τα κουρελιασμένα υπολείμματα του μικρότερου αστέρα νετρονίων συνεχίζουν να περιφέρονται σε τροχιά, γλιστρώντας αργά προς τα κάτω στη μαύρη τρύπα χωρίς κραυγή για βοήθεια ή λάμψη ακτινοβολίας.
Αυτές οι προσομοιώσεις δείχνουν πώς είναι δυνατόν δύο αστέρια νετρονίων να συγκρουστούν χωρίς να πυροδοτήσουν μια αντίστοιχη έκρηξη kilonova, εξηγώντας πιθανώς το μυστηριωδώς σιωπηλό σήμα βαρυτικού κύματος από το 2019.