Mô phỏng máy tính ba chiều tiên tiến phản ánh chặt chẽ các quan sát thực tế về ánh sáng phát ra từ sự hợp nhất sao neutron, giúp chúng ta hiểu sâu hơn về nguồn gốc của các nguyên tố nặng. Các mô phỏng máy tính ba chiều tiên tiến mới về ánh sáng phát ra từ sự hợp nhất của hai sao neutron tạo ra một chuỗi dấu hiệu quang phổ tương tự như các dấu hiệu quang phổ được quan sát thấy trong kilonovae.
Hai sao neutron hợp nhất. Những tiến bộ gần đây trong mô phỏng máy tính ba chiều đang mang lại sự hiểu biết sâu sắc hơn về ánh sáng phát ra từ việc hợp nhất các sao neutron. Những mô phỏng này rất quan trọng để hiểu được nguồn gốc của các nguyên tố nặng hơn sắt. Nguồn: DanaBerry SkyWorks Digital, Inc.
GSI/FAIR, nhà khoa học và là tác giả chính của bài báo trên Tạp chí Vật lý thiên văn Luke J. Shingles cho biết: "Có sự khác biệt chưa từng có giữa kết quả mô phỏng của chúng tôi và kilonova AT2017gfo được quan sát. Thỏa thuận cho thấy chúng ta có ý tưởng sơ bộ về những gì đã xảy ra trong và sau vụ nổ. Những quan sát gần đây kết hợp sóng hấp dẫn và ánh sáng khả kiến cho thấy sự hợp nhất của sao neutron 59Cơ học đằng sau các mô phỏng truyền bức xạ
Tương tác giữa các electron, ion và photon trong vật liệu được giải phóng khi các sao neutron hợp nhất xác định ánh sáng mà chúng ta có thể nhìn thấy qua kính thiên văn. Cả hai quá trình này và ánh sáng phát ra đều có thể được mô hình hóa bằng mô phỏng máy tính về sự truyền bức xạ. Các nhà nghiên cứu gần đây lần đầu tiên đã tạo ra một mô phỏng ba chiều. có thể tự theo dõi một cách nhất quán năng lượng tích tụ bởi sự hợp nhất sao neutron, quá trình tổng hợp hạt nhân bắt neutron, phân rã phóng xạ và sự truyền bức xạ của hàng chục triệu chuyển tiếp nguyên tử trong các nguyên tố nặng
Vùng động đất ở cực đóng vai trò là mô hình ba chiều và ánh sáng quan sát được có thể được dự đoán theo bất kỳ hướng quan sát nào khi hướng quan sát gần như vuông góc với mặt phẳng quỹ đạo của hai sao neutron (chẳng hạn như kilonova). AT2017gfo được chứng minh bằng bằng chứng quan sát), trình tự phân bố quang phổ mà mô hình dự đoán rất giống với AT2017gfo được quan sát. “Nghiên cứu trong lĩnh vực này sẽ giúp chúng ta hiểu được nguồn gốc của các nguyên tố nặng hơn sắt, chẳng hạn như bạch kim và vàng, chủ yếu được tạo ra bởi quá trình bắt neutron nhanh trong các vụ sáp nhập sao neutron”, Shingles nói.
Khoảng một nửa số nguyên tố nặng hơn sắt được tạo ra trong môi trường có nhiệt độ và mật độ neutron cực cao, chẳng hạn như khi hai neutron các ngôi sao hợp nhất với nhau. Khi hai sao neutron cuối cùng tiến động với nhau và ngưng tụ lại với nhau, vụ nổ tạo ra khiến vật chất bị đẩy ra, trong điều kiện thích hợp, tạo ra các hạt nhân nặng giàu neutron không ổn định thông qua một loạt bắt neutron và phân rã beta. Các hạt nhân này phân rã đến trạng thái ổn định, giải phóng năng lượng cung cấp năng lượng cho vụ nổ "kilonova" nhất thời, phát ra ánh sáng rực rỡ nhanh chóng mờ đi trong khoảng một tuần. mô phỏng ba chiều kết hợp nhiều lĩnh vực vật lý, bao gồm hành vi của vật chất ở mật độ cao, tính chất của hạt nhân nặng không ổn định và tương tác ánh sáng nguyên tử của các nguyên tố nặng. Những thách thức tiếp theo vẫn còn, chẳng hạn như tính toán tốc độ thay đổi của phân bố quang phổ và mô tả đặc điểm của vật liệu bị đẩy ra ở giai đoạn cuối. Yếu tố thiết yếu của các mô hình này là dữ liệu thực nghiệm nguyên tử và hạt nhân chất lượng cao mà cơ sở FAIR sẽ cung cấp.