Астрофизики создали симулятор разрушения звезд у вращающихся черных дыр
Астрофизики представили новый численный инструмент для моделирования приливного разрушения звезд сверхмассивными черными дырами. В работе, опубликованной на arXiv, описывается адаптация кода SPHINCS_BSSN для проведения общих релятивистских гидродинамических симуляций в метрике Керра, описывающей вращающиеся черные дыры.
Приливное разрушение звезды происходит, когда звезда попадает в гравитационное поле черной дыры и разрывается приливными силами. Такие события позволяют изучать покоящиеся галактические ядра, которые иначе трудно наблюдать. Однако сильные релятивистские эффекты, особенно при наличии вращения черной дыры, до сих пор недостаточно точно учитывались в численных моделях.
Авторы добавили в код модуль ньютоновской самогравитации и возможность использования энтропийной формулировки для сложных численных ситуаций. Это позволило провести 18 симуляций параболических приливных разрушений звезд-политроп, варьируя силу удара и спин черной дыры.
Результаты показали, что скорости возврата вещества (fallback rates) согласуются с современными моделями. Для глубоких проникновений звезды самогравитация почти не играет роли, пиковые значения скорости возврата оказываются ниже, а время роста до максимума сокращается с увеличением силы воздействия.
Спин черной дыры заметно влияет на эти параметры: для прямого вращения (проградного) пик скорости возврата и время роста увеличиваются, для ретроградного — уменьшаются. На длительных временных масштабах скорость возврата падает по степенному закону t????, что согласуется с теоретическими ожиданиями.
Авторы отмечают, что код SPHINCS способен выполнять высокоразрешающие симуляции приливных разрушений в метрике Керра за приемлемое машинное время. Это открывает возможности для более детального изучения таких событий и их наблюдаемых проявлений.
