Представьте ситуацию: наблюдается двойная система нейтронных звёзд с известными массами 1,4 M☉ и 1,3 M☉ и орбитальным периодом 2,8 часа — предскажите время слияния излучением гравитационных волн и какие сигналы EM (электромагнитные) ожидать при слиянии
Представьте ситуацию: наблюдается двойная система нейтронных звёзд с известными массами 1,4 M☉ и 1,3 M☉ и орбитальным периодом 2,8 часа — предскажите время слияния излучением гравитационных волн и какие сигналы EM (электромагнитные) ожидать при слиянии
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Время слияния (при круговой орбите, только излучение ГВ, по Петершу):
- заданы m1=1.4 M⊙, m2=1.3 M⊙, P=2.8 h=10080 sm_1=1.4\,M_\odot,\; m_2=1.3\,M_\odot,\; P=2.8\ \mathrm{h}=10080\ \mathrm{s}m1 =1.4M⊙ ,m2 =1.3M⊙ ,P=2.8 h=10080 s.
- хрип‑масса M=(m1m2)3/5(m1+m2)1/5≈1.174 M⊙\displaystyle \mathcal{M}=\frac{(m_1m_2)^{3/5}}{(m_1+m_2)^{1/5}}\approx1.174\;M_\odotM=(m1 +m2 )1/5(m1 m2 )3/5 ≈1.174M⊙ .
- GW‑частота fgw=2/P≈1.98×10−4 Hzf_{\rm gw}=2/P\approx1.98\times10^{-4}\ \mathrm{Hz}fgw =2/P≈1.98×10−4 Hz.
- время до слияния (формула в частотной форме)
t=5256c5G5/3(πfgw)−8/3M−5/3. t=\frac{5}{256}\frac{c^5}{G^{5/3}}(\pi f_{\rm gw})^{-8/3}\mathcal{M}^{-5/3}.
t=2565 G5/3c5 (πfgw )−8/3M−5/3. Подстановка даёт примерно
t≈3.7×1015 s≈1.2×108 лет. t\approx3.7\times10^{15}\ \mathrm{s}\approx1.2\times10^{8}\ \text{лет}.
t≈3.7×1015 s≈1.2×108 лет. (Оценка при допущениях: круговая орбита, нет массопереноса/трения, классическая формула Петера.)
Ожидаемые электромагнитные сигналы при слиянии (на основании наблюдений GW170817 и теории):
- Короткий гамма‑всплеск (sGRB): вспышка через секунды после слияния при наличии направленной релятивистской струи; если наблюдатель вне оси — слабый/поздний или отсутствует. Энергии (изотропно экв.) типично 104910^{49}1049–1052 erg10^{52}\ \mathrm{erg}1052 erg (вкл. сильно зависимы от угла).
- Килоновая (r‑process) вспышка: термоядерный свет от радиоактивного распада тяжёлых элементов в выбросах.
- масса выброса типично Mej∼10−3M_{\rm ej}\sim10^{-3}Mej ∼10−3–10−1 M⊙10^{-1}\;M_\odot10−1M⊙ , скорости v∼0.1v\sim0.1v∼0.1–0.3 c0.3\,c0.3c.
- «синяя» компонента (малая доля лантаноидов) — пик в оптическом/ультрафиолете через ~0.5–2 суток; «красная» (лантаниды) — пик в инфракрасе через несколько дней (3–7 дн) и длится недельами.
- типичная пиковая светимость ∼1041\sim10^{41}∼1041–1042 erg s−110^{42}\ \mathrm{erg\ s^{-1}}1042 erg s−1 (абс. величины порядка −15…−17).
- Рентген/радио после‑свет (afterglow): от ударной волны струи в межзвёздную среду — наблюдается на временах от дней до лет; максимум зависит от угла и энергии джета.
- Постмергерные сигналы: если образуется гипермассивная нейтронная звезда — возможны усиленные X/γ‑пер emisсии, магнитар‑движимые ветви, а также высокочастотные GW‑осцилляции (кГц) до коллапса; при немедленном формировании чёрной дыры эти компоненты слабее.
- Нейтрино и высокоэнергетические частицы: кратковременные потоки нейтрино (трудно детектируемые на земных детекторах) и возможные ТeV–GeV гамма‑сигналы от джета/оболочки.
Коротко о наблюдаемости: при текущих параметрах система сейчас испускает GW на частоте ∼2×10−4 Hz\sim2\times10^{-4}\ \mathrm{Hz}∼2×10−4 Hz (вне диапазона LIGO/Virgo, но в чувствительном диапазоне будущих космических детекторов типа LISA/DECIGO на более позднем этапе); мощный детектируемый GW‑сигнал и богатая EM‑сопроводка появятся лишь в финальной стадии (когда частота станет десятки—сотни герц) через указанное время до слияния.