Sammanfattning
Forskare vid Max Planck Institute for Gravitational Physics och japanska institutioner har genomfört den längsta simuleringen hittills (1,5 sekunder verklig tid) av en kollision mellan två neutronstjärnor, med massor på 1,25 och 1,65 solmassor. Genom att använda neutrino-strålnings-magnetohydrodynamik (MHD) på superdatorn Fugaku, såg de att kollisionen snabbt ledde till ett svart hål, omgiven av en turbulent ackretionsskiva. I denna skiva uppstod en magnetfältgenererad jet med styrka motsvarande 10⁴⁹ erg/s – tillräckligt kraftfull för att producera en kort gamma-burst. Jetens magnetfält skapas av en dynamo i accretionsskivan. Studien, publicerad i Physical Review Letters, ger en stark koppling mellan neutronstjärnekollisioner som snabbt bildar svarta hål och gamma-burstar (phys.org).
Vad betyder detta?
- Neutronstjärnor är kompakta rester av kollapsade massiva stjärnor, huvudsakligen bestående av neutroner.
- Magnetohydrodynamik (MHD) beskriver vätske- (eller gas-) dynamik i närvaro av magnetfält.
- En dynamo är en process där magnetfält förstärks genom roterande ledande material.
- Gamma-burstar (GRB) är korta, extremt energirika explosioner – jetens upptäckt indikerar samband med denna typ av händelser.
Fördjupning
- Med en ekvation av tillstånd (SFHo) modellerades materia vid extrema temperaturer, densiteter och tryck inuti neutronstjärnor.
- Tidigare simuleringar har varit mycket kortare eller saknat full MHD-behandling med neutrinoflux.
- Den magnetiska jetmotorn kommer från en magneto-rotationsinstabilitet (MRI) i ackretionsskivan.
- Studien förutser även framtida multimessenger‑signaler: både gravitationsvågor, elektromagnetisk strålning och neutrinos.
Vad återstår?
- Nu behövs utförligare modeller för elektromagnetisk emission för att matcha observationer.
- Jetens acceleration – upp mot >99,9 % av ljusets hastighet – fångas inte helt i den nuvarande simuleringen.
- Fortsatt forskning krävs för att förstå jetens fulla dynamik och koppling till GRB.
Extra taggar
- Astronomi & rymden – handlägger kolliderande kompaktobjekt och kosmiska explosioner.
- Svensk forskning – superdatorn Fugaku finns i Japan, men studien omfattar internationella forskare med global relevans.
- Fysik – avancerade simuleringar av gravitation, magnetism och vätskeflöde i extrema miljöer.
Källor & originalartikel
- Phys.org: ”Simulation reveals emergence of jet from binary neutron star merger followed by black hole formation” (phys.org)
- Hayashi, Kota et al., Physical Review Letters, “Jet from Binary Neutron Star Merger with Prompt Black Hole Formation”, DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.211407
Denna studie bidrar väsentligt till vår förståelse av hur kosmiska jets och gamma-burstar uppstår efter neutronstjärnekollisioner och prompts svart hålsbildning.
