Nowe spojrzenie na rozwój gwiazd podwójnych
Rozwój wspólnej otoczki to krótka, lecz kluczowa faza rozwoju gwiazdy podwójnej, czyli układu dwóch gwiazd związanych grawitacyjnie i krążących wokół wspólnego środka masy. W tej fazie układ podwójny może stracić znaczną część swojej masy, energii i momentu pędu. W niektórych przypadkach „Gwiazda Pierwsza” i „Gwiazda Druga” mogą się nawet połączyć, tworząc jeden obiekt. Choć zjawisko to zdaje się krzyczeć „Spójrzcie na mnie! Spójrzcie natychmiast!”, pozostaje jedną z najmniej poznanych faz rozwoju gwiazd podwójnych. „Skutki braku tej wiedzy są jednak bardzo istotne dla astronomii” mówi Ondřej Pejcha(odnośnik otworzy się w nowym oknie), astrofizyk z Uniwersytetu Karola(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Pradze. Rozwój wspólnej otoczki odgrywa kluczową rolę w ścieżkach rozwoju dotyczących ciał zwartych, takich jak białe karły, gwiazdy neutronowe i czarne dziury. „Szczególnie ważnym i istotnym aspektem tego zagadnienia jest zrozumienie pochodzenia i rozwoju układów czarnych dziur i gwiazd neutronowych, zwłaszcza gdy obserwujemy ich połączenia dzięki falom grawitacyjnym”, dodaje Pejcha. Dzięki finansowanemu ze środków Unii Europejskiej projektu Cat-In-hAT(odnośnik otworzy się w nowym oknie), Pejcha postanowił rzucić nowe światło na ważne, a zarazem tajemnicze zjawisko astronomiczne.
Badanie dynamiki trójwymiarowej rozwoju wspólnej otoczki
Podstawą projektu było wykorzystanie magnetohydrodynamiki, która umożliwiła badaczom zbadanie trójwymiarowej dynamiki rozwoju wspólnej otoczki, ze szczególnym uwzględnieniem rozwoju w kierunku ostatniej fazy pozostałości. Magnetohydrodynamika to narzędzie pozwalające na badanie sposobu, w jaki przewodzące prąd elektryczny płyny, w tym plazma powszechnie występująca we Wszechświecie, zmienia się i oddziałuje z polami magnetycznymi. „Symulacje te pozwalają nam ilościowo badać mechanizmy odpowiedzialne za transport momentu pędu i energii oraz wzmacnianie pól magnetycznych, a także zrozumieć, w jaki sposób procesy te oddziałują na centralny układ podwójny”, wyjaśnia Pejcha. W ramach projektu badacze opracowali także innowacyjny moduł transferu promieniowania dla kodu hydrodynamicznego o ruchomej siatce. Kod ten został wykorzystany następnie do przetworzonych przez wiatr zjawisk przejściowych i zakłóceń pływowych występujących w centrach galaktyk, a także do zjawisk przejściowych związanych z badanym zjawiskiem. Siatka dzieli przestrzeń trójwymiarową na siatkę mniejszych, prostszych kształtów, co umożliwia realizację symulacji komputerowych. Kody hydrodynamiczne z ruchomą siatką stanowią klasę narzędzi z zakresu obliczeniowej mechaniki płynów, służących do rozwiązywania równań płynów na siatce obliczeniowej, która porusza się wraz z płynem, redukując w ten sposób błędy numeryczne.
Pogłębianie wiedzy astronomów na temat rozwoju wspólnej otoczki
Zespół projektu skutecznie poszerzył wiedzę astronomów na temat zjawiska rozwoju wspólnej otoczki. „Przekształciliśmy przejściowe zjawiska w obrębie wspólnej otoczki w sondy rozwoju układów binarnych i opracowaliśmy nowe wnioski na temat późnych etapów rozwoju wspólnej otoczki”, zauważa Pejcha. Choć prace w ramach projektu Cat-In-hAT dobiegły już końca, prace badaczy trwają nadal. „Jestem szczególnie dumny z tego, że doktoranci i badacze w stopniu doktora pracujący nad tym projektem zdołali zdobyć stanowiska badawcze w różnych instytucjach w Europie i Stanach Zjednoczonych. Jestem przekonany, że wielu z nich będzie kontynuować badania rozpoczęte w ramach tego projektu wspieranego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie)”, podsumowuje Pejcha. Sam Pejcha planuje dalsze badania nad niektórymi zagadnieniami poruszonymi w ramach projektu, w tym nad zastosowaniem kodu poruszającej się siatki promieniowania do badań nad szeregiem zjawisk przejściowych w astronomii.