Обнаружение гравитационных волн как результат сливающихся черных дыр было предсказано с помощью первого Монте-Карло кода Машина Сценариев (Lipunov, Postnov and Prokhorov, 1987a,b,c) и подтвердило правильность самых общих идей об эволюции барионного вещества Вселенной в виде эволюции двойных звезд (van den Huevel, Юнгельсон и Тутуков, Lipunov et al., 2017). На повестке дня открытие слияния нейтронных звезд и нейтронных звезд и черных дыр.
Однако в опубликованной недавно статье показано , что имеется еще один канал генерации мощных гравволн во время образования тяжелой нейтронной звезды или легкой черной дыры. При этом явление должно сопровождаться взрывом сверхновой типа SNIa.
Благодаря идее Александра Тутукова мы теперь знаем, что слияние белых карликов может приводить к явлению SNIa. Более того, наблюдения SNIa в эллиптических галактиках показывает, что слияние белых карликов – это основной канал формирования SNIa, по крайней мере после первого миллиарда лет жизни (Lipunov, Panchenko, Pruzhinskaya, 2012).
Условием взрыва, является превышение суммарной массы белых карликов над чандрасекаровским пределом:
MCh ~ 5.83 µe-2 ~ 1.4 Mсолнца ,
где µe- среднее отношение числа нуклонов к числу электронов в веществе белого карлика.
Cлияние белых карликов должно сопровождаться гравитационно- волновым импульсом (Thorne, 2002). Однако, отмечалось, что малая по сравнению с нейтронными звездами и чёрными дырами амплитуда и низкая частота (~1Hz) делает эти источники не интересными для интерферометров типа LIGO, по крайней мере в ближайшие годы.
Действительно, подавляющее число сливающихся белых карликов слияние которых приводит к явлению SNIa – это так называемые CO-белые карлики. После слияния образуется неустойчивый CO- карлик, который после начала коллапса поджигается и разлетается без остатка в результате термоядерного взрыва. Это связано с тем, что при горении углерода выделяется энергия больше, чем гравитационная энергия связи белого карлика.
Фактически, максимальная амплитуда ГВ в точке слияния можно оценить
h0 ~ Rg/RWD ~ 10-3 .
Что примерно в 100 раз меньше ожидаемой амплитуды от слияния нейтронных звезд. Следовательно, ожидаемый объем детектирования будет в миллион раз меньше. Ну и характерная частота вращения белого карлика как мы уже писали будет значительно ниже кривой чувствительности интерферометров LIGO/VIRGO (порядка ~1Hz).
Однако, совершенно другая картина возникает при слиянии более массивных O-Ne-Mg карликов. После слияния таких карликов может образоваться O-Ne-Mg ядро с массой более 2.5 Масс Солнца. При этом такой белый карлик будет обладать огромным вращательным моментом и начавшийся коллапс может привести к возникновению неустойчивости типа "гантель" и образованию
большого квадрупольного момента. В отличие от CO карликов, коллапс
кислородно-неоно-магниевого карлика не приводит к полному разлету и
при такой большой массе естественным будет образование тяжелой нейтронной
звезды или скорее всего черной дыры так что начальная амплитуда ГВ
может быть h0 ~ 0.1-0.3. А это уже сравнимо с обычным слиянием релятивистских звезд.
Коллапс килородно-неоно-мвагниевых карликов может происходит и путем другого механизма: так называемого SD механизма сверхновых. O-Ne-Mg карлик может набрать массу в процессе аккреции в тесной двойной системе (как правило с красным карликом).
Это так называемый индуцированный коллапс. Однако в этом сценарии вращательный момент конечной нейтронной звезды или черной дыры значительно ниже. Напомню, что предельный белый карлик с массой больше критической представляет собой сильно концентрированный к центру объект с контрастом плотности ~1/100. Таким образом большая часть врашательного момента будет сосредоточена в во внешних слоях белого карлика, а более массивная центральная часть будет обладать гораздо меньшим вращательным моментом и как следствие малым квадрупольным моментом.
Таким образом слияние двух кислородно-неоно-магниевых карликов является конкурирующим каналом рождения сильных гравитациогнных волн по отношению к NS and BH мержинга.
В статье показано, что вероятность образования двух кислородно-неоно-магниевых карликов по отношению к двойным белым карликам вообще составляет примерно 10-2. Таким образом, мы можем ожидать, что 10-2 часть сверхновых Ia могут быть источниками гравитационных импульсов. Частота SNIa в современную эпоху (то есть через 10 миллиардов лет) ~ 1/300 yr-1 на 1011 масс солнца. В то же время частота слияния НЗ например ~ 1/10000-1/30000 лет-1.
Таким образом коллапс быстровращающихся кислородно-неоно-магниевых карликов могут происходить примерно с той же частотой, что и слияния нейтронных звезд и, следовательно, могут быть обнаружены гравитационно-волновыми детекторами типа LIGO/VIRGO в ближайшие годы.
Смотрите видео.
Статья опубликована в журнале New Astronomy
