Что происходит, когда в глубинах космического пространства сталкиваются две нейтронные звезды? Используя сложнейшую математическую модель ученые НАСА создали визуализацию буйства огромных количеств энергии и вырожденной материи, задействованных в этом невероятно мощном космическом катаклизме. Нейтронные звезды представляют собой остатки от взрывов сверхновых, которыми заканчивается жизненный цикл звезд, масса которых превышает массу Солнца в 8 - 30 раз. Так как взрывы сверхновых происходят во Вселенной достаточно часто, то вероятность того, что две нейтронные звезды могут встретиться друг с другом, достаточно высока.
Встреча двух нейтронных звезд в пространстве начинается с того, что эти два объекта, обладающие огромной массой, "запутываются" во взаимных гравитационных объятиях. Далее развитие событий может пойти двумя путями. В первом случае при столкновении нейтронных звезд происходит один из сильнейших взрывов, сопровождающийся невероятно мощным выбросом гамма-излучения (Gamma-Ray Burst, GRB).
Но, математическая модель, рассчитанная учеными из Центра космических полетов НАСА имени Годдарда, демонстрирует второй вариант развития событий. Моделирование начинается с того, что две нейтронные звезды "устанавливаются" на расстоянии около 18 километров друг от друга. При этом стоит принять во внимание, что нейтронные звезды, масса которых в 1.5 - 1.7 раз превышает массу Солнца, являются крошечными, по космическим меркам, объектами, диаметр которых колеблется в районе 20 километров. В результате такого несоответствия массы и объема, нейтронные звезды обладают сильнейшими гравитационными и магнитными полями, а чайная ложка материи нейтронной звезды весит столько же, сколько весит гора Эверест на Земле.
Невероятно высокие гравитационные силы, действующие в районе нейтронной звезды, являются причиной того, что материя не может находиться в традиционном для нее виде, в виде отдельных атомов. В таких условиях атомы материи разрушаются, а сама материя переходит в вид вырожденной нейтронной материи, в котором строение самих нейтронов препятствует "схлопыванию" нейтронной звезды в сингулярность и превращению ее в черную дыру.
Но если к массе вырожденной материи нейтронной звезды добавится еще такое же количество, то гравитационные силы смогут преодолеть сопротивление нейтронов и ничего не сможет послужить препятствием разрушению образовавшейся в результате столкновения нейтронных звезд структуры.
Математическая модель показывает, что периодические невероятно мощные гравитационные взаимодействия двух нейтронных звезд взламывают тонкую оболочку обеих звезд, что приводит к выбросу в окружающее пространство огромных количеств материи и энергии в виде излучения. Процесс сближения двух нейтронных звезд происходит очень быстро, в течение долей секунды, а в результате столкновения получается тороидальное кольцо материи, в центре которого появляется новорожденная черная дыра.
Математическое моделирование таких высокоэнергетических событий имеет важное значение не только для понимания истории происхождения большинства черных дыр. Такие события являются источником, из которого появляются самые тяжелые химические элементы во Вселенной, более тяжелые, чем железо, которые не могут образоваться никаким другим путем. А это указывает на важное значение нейтронных звезд и связанных с ними процессов в сложной химии Вселенной, в которой тяжелые элементы играют далеко не самую последнюю роль.