ASTROFIZIKA
Miloslav Rajković
Dr Jelena Petrović, astrofizičar, naučni savetnik AOB
Masivni dvojni zvezdani sistemi
Dinamičan razvoj astrofizičkih istraživanja na Astronomskoj opservatoriji u Beogradu, beleži jedan njen hroničar, počeo je još sredinom prošlog veka, a formalno osnivanjem Grupe za astrofiziku (V. Oskanjan, A. Kubičela, J. Arsenijević) 1960. Vremenom, ova grupa je bivala brojnija, a interesovanje istraživača za naučne teme u ovoj oblasti sve veće. Danas su posebno aktuelne: astrofizika zvezda i Sunca, astrofizička spektroskopija, zvezdani i galaktički sistemi. Otkrićem gravitacionih talasa rođena je i jedna nova naučna grana astronomije - gravitaciona ili multi-messenger astrofizika. S projektom modelovanja evolucije dvojnih zvezdanih sistema, kao izvora gravitacionih talasa, koji vodi astrofizičar dr Jelena Petrović, Opservatorija nastavlja da i na ovom novom polju istraživanja ide u korak sa svetom.
Jelena Petrović |
Reč je o projektu MOBY koji finansira Fond za nauku Ministartsva nauke, tehnološkog razvoja i inovacija Republike Srbije iz programa “Prizma”. Dr Jelena Petrović je dobila ideju za projekat MOBY na osnovu svog stručnog i naučnog iskustva stečenog radom na institutima i kolaboracijama u Holandiji i Belgiji. Pošto je diplomirala na smeru astrofizike Odseka za astronomiju Matematičkog fakulteta u Beogradu 1998, kratko je radila kao asistent, da bi se 2000. godine zaposlila kao istraživač na Institutu za astronomiju Univerziteta u Utrehtu (Holandija). Bavila se istraživanjem evolucije masivnih bliskih dvojnih sistema, Wolf-Rayet zvezda, transfera mase u dvojnim sistemima i masivnim sistemima kao mogućim izvorima gama bljeskova. Na istom univerzitetu je odbranila doktorsku tezu On the evolution of massive close binaries, 2004. godine.
Iz Holandije na Zvezdaru
Nakon sticanja doktorata, zaposlila se kao naučni saradnik na Univerzitetu u Nijmegenu u okviru međunarodne kolaboracije LOPES (Lofar Prototype Station), zatim u holandskom nacionalnom institute za elementarne čestice Nikhef, kao član međunarodne kolaboracije ANTARES i kolaboracije Pjer Ože (Pierre Auger) i jednu godinu na Univerzitetu u Briselu, gde se priključila međunarodnoj kolaboraciji IceCube, koja je napravila neutrino opservatoriju na Antarktiku (The IceCube Neutrino Observatory). Valja pomenuti i to da je dr Jelena Petrović krajem 2008. godine dobila prestižnu nagradu Holandske naučne organizacije NWO za originalni projekat Correlation of neutrinos and high energy cosmic rays arrival directions. Posle sedamnaest godina naučnog rada i usavršavanja u Holandiji i Belgiji (autor je na oko 150 publikacija impresivne citiranosti) dr Jelena Petrović dolazi na Astronomsku opservatoriju, 2018.
Pošto se bavila istraživanjem evolucije masivnih dvojnih sistema, detekcijom kosmičkih zraka i neutrina, dr Petrović se zainteresovala za multi-messenger astrofiziku i, kako ističe, sledeći prirodni korak je bio modeliranje evolucije sistema - mogućih izvora gravitacionih talasa. Tako je nastao projekat MOBY - Mоdelling BinarY systems - progenitors of Gravitational Wave radiation.
-Otkriće gravitacionih talasa od strane LIGO (Sjedinjene Države) i Virgo (Italija) opservatorija pokazalo je da otkriveni gravitacioni talasi potiču od sudara u kompaktnim dvojnim sistemima od kojih se neki sastoje od crnih rupa, masivnijih od Sunca i do 100 puta! Kako nastaju sistemi sa ekstremno masivnim crnim rupama još uvek nije poznato - kaže dr Jelena Petrović. - U okviru projekta MOBY pokušavamo da reprodukujemo evoluciju supermasivnih dvojnih sistema - mogućih izvora gravitacionih talasa - uz pomoć numeričkog koda MESA (Modules for Experiments in Stellar Astrophysics). Razmatrani supermasivni sistemi se sastoje od zvezda masivnijih od Sunca 100-250 puta!
Objekti koji se sudaraju i emituju gravitacione talase, objašnjava dalje dr Petrović, su krajnji proizvod evolucije zvezda u bliskim dvojnim sistemima značajno izmenjenim međusobnim interakcijama dve zvezde. Ove interakcije utiču na fizička svojstva obe zvezde, kao i na njihovu konačnu sudbinu, ali tačan uticaj tih interakcija na rezultujuće mase crnih rupa još nije u potpunosti poznat. Najnovija posmatranja predviđaju da detektovani gravitacioni talasi potiču od sudara crnih rupa mase do oko 100 Sunčevih masa.
Pitanja koja se postavljaju su: kako nastaju takvi sistemi i koji su početni parametri i vrste interakcije koje dovode do tih konfiguracija? Možemo li, na primer, da reprodukujemo evoluciju izvora kao što je GW190426-190642 za koji se smatra da potiče iz sudara crnih rupa masa procenjenih na oko 105 i 76 masa Sunca?
Traganje za odgovorima
- U okviru projekta MOBY, biće razmatrani bliski sistemi tipa A gde su zvezde izuzetno blizu, i orbitalni period im je samo nekoliko dana. U ovakvim sistemima dolazi do prve interakcije, prenosa mase, veoma rano u toku evolucije, dok primarna, veća komponenta još uvek sagoreva vodonik. Takav prenos mase naziva se “tipom A”. Ako se prenos mase usled sagorevanja vodonika u omotaču dogodi i nakon faze A, on se naziva prenos “tipa AB”. Nakon što je faza sagorevanja helijuma u jezgru završena, zvezda se može ponovo proširiti, što rezultira trećim prelivanjem tzv. Rošovog ovala i prenosom mase “tipa ABB”. Tokom tih interakcija, primarna zvezda gubi veći deo svog omotača bogatog vodonikom i proizvodi kompaktan objekat u eksploziji supernove “tipa Ib/c”.
U toku dalje evolucije, navodi dr Petrović, dolazi do prenosa mase sa sekundarne zvezde na novoformirani kompaktni objekat i isti gubitak omotača bogatog vodonikom može uslediti pre nego što se formira druga crna rupa. Masivni dvojni sistemi “tipa A” su još ranije povezani sa formiranjem dvojnih sistema sa kompaktnim objektima; međutim, još uvek nisu predstavljeni detaljni modeli zvezda koje evoluiraju sa glavnog niza, prateći u detalje interakcije zvezda, i rezultiraju u supermasivnim kompaktnim objektima.
Istraživački tim Astronomske opservatorije za detaljno modeliranje evolucije rotirajućih supermasivnih bliskih dvojnih sistema koristi numerički kod MESA. O samom kodu dr Petrović kaže:
- Ovaj kod, razvijen na Univerzitetu Santa Barbara (UCSB) u SAD, računa detaljnu strukturu obe zvezdane komponente kroz njihovu celu evoluciju i evoluciju orbite, uključujući nuklearnu evoluciju obe zvezde, transfer mase, sinhronizaciju rotacije komponenata sa orbitom, gubitak ugaonog momenta usled zvezdanog vetra i prenosa mase.
Osim dr Jelene Petrović, članovi projekta MOBI su naučni saradnici: dr Monika Jurković i dr Ana Mitrašinović, naučni savetnik dr Gojko Đurašević, takođe sa Astronomske opservatorije u Beogradu, i prof. dr Bojan Arbutina sa Katedre za astronomiju Matematičkog fakulteta Univerziteta u Beogradu.
Miloslav Rajković
Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"
|
