В исследовании, опубликованном в Astrophysical Journal Letters, ученые изучили слияния нейтронных звезд, используя THC_M1, компьютерный код, который имитирует слияния нейтронных звезд и учитывает искривление пространства-времени из-за сильного гравитационного поля звезд и нейтронных процессов в плотной материи.
Исследователи протестировали тепловые эффекты слияния, изменив удельную теплоемкость в уравнении состояния, которое измеряет количество энергии, необходимое для повышения температуры вещества нейтронной звезды на один градус. Чтобы обеспечить достоверность результатов, исследователи выполнили моделирование с двумя разрешениями.
Когда две нейтронные звезды вращаются вокруг друг друга, они вызывают колебания в пространстве-времени, которые называют гравитационными волнами. Эти колебания вытягивают энергию с орбиты, пока две звезды в конечном итоге не столкнутся и не сольются в единый объект. Ученые использовали компьютерное моделирование, чтобы исследовать, как поведение различных моделей ядерной материи влияет на гравитационные волны, испускаемые после слияний. Исследователи обнаружили сильную корреляцию между температурой остатка и частотой этих гравитационных волн.
Ученые используют нейтронные звезды в качестве лабораторий для изучения ядерной материи в условиях, которые невозможно исследовать на Земле. Исследователи используют современные детекторы гравитационных волн для наблюдения за слияниями нейтронных звезд и изучения того, как ведет себя холодная сверхплотная материя. Однако эти детекторы не могут измерить сигнал после слияния звезд. Этот сигнал содержит информацию о горячем ядерном веществе.
Будущие детекторы будут более чувствительны к этим сигналам. Поскольку они также смогут отличать разные модели друг от друга, результаты этого исследования позволяют предположить, что будущие детекторы помогут ученым создать более совершенные модели.
В этой работе использовались вычислительные ресурсы, доступные благодаря Национальному научно-вычислительному центру энергетических исследований, Питтсбургскому суперкомпьютерному центру и Институту вычислительной техники и данных при Университете штата Пенсильвания.