Superračunari otkrili šta se zaista dešava u blizini crne rupe
Pogranična područja crnih rupa trebalo bi da budu haotični prostori u kojima je brzina kojom se materija uvlači u zaborav ograničena samo zaslepljujućim besom zračenja koje se izliva sa ivice tame.
Ova zona se smatra nestabilnom, sklonom buktanjima, mlazevima i izlivima.
Ipak, predviđanje ovih dinamičnih događaja može biti složeno, pri čemu matematički tačni opisi iskrivljenog prostora i ekstremne fizike u okruženju predstavljaju izazov.
Nova studija modelovanja, koju predvode istraživači sa Instituta Flatiron u SAD, sada pruža do sada najdetaljnije simulacije načina na koji crne rupe zvezdane mase gutaju i izbacuju materiju različitim brzinama, piše ScienceAlert.
Ključno je da se studija nije oslanjala na pojednostavljenja korišćena u ranijim modelima. Te prečice su ranije bile potrebne samo da bi proračuni uopšte bili mogući, ali ovde su simulacije bile zasnovane na mnogo složenijim podacima.
Koristeći dva snažna superračunara kako bi kombinovali opservacije akrecionih tokova crnih rupa sa merenjima njihovog obrta i magnetnog polja, tim je razvio novi model koji opisuje kretanje gasa, svetlosti i magnetizma oko crnih rupa tek nešto većih od našeg Sunca.
"Ovo je prvi put da smo mogli da vidimo šta se dešava kada se najvažniji fizički procesi u akreciji crnih rupa uključe precizno. Ovi sistemi su izuzetno nelinearni - svaka previše pojednostavljena pretpostavka može potpuno promeniti ishod", kaže astrofizičar Lizhong Zhang sa Instituta Flatiron.
Nove simulacije se poklapaju sa posmatranjima različitih vrsta sistema crnih rupa. Iako su detaljne slike supermasivnih crnih rupa sada moguće, svetlost iz manjih objekata i dalje mora da se razdvoji kako bi astronomi mapirali raspodelu njihove energije.
Privlačenjem dovoljne količine materijala, pokazali su istraživači, crne rupe akumuliraju debele akrecione diskove koji apsorbuju značajne količine zračenja, oslobađajući energiju umesto toga kroz vetrove i mlazeve.
Njihove simulacije ovih proždrljivih crnih rupa takođe su pokazale kako se formira uzak levak, koji usisava materijal zapanjujućim brzinama i stvara snop izlaznog zračenja koji se može posmatrati samo pod određenim, povoljnim uglovima gledanja.
Tim je takođe otkrio da konfiguracija okolnog magnetnog polja može igrati značajnu ulogu u ponašanju crne rupe, pomažući da se tok gasa usmeri ka njenom horizontu i nazad u obliku vetrova i mlazeva.
"Naš je jedini algoritam koji trenutno postoji i koji pruža rešenje tretirajući zračenje onakvim kakvo ono zaista jeste u opštoj relativnosti", kaže Zhang.
Simulacija uključuje Ajnštajnovu opštu teoriju relativnosti, koja opisuje kako mase iskrivljuju prostor i vreme, kao i detaljne modele koji pokrivaju zakone fizike koji upravljaju plazma gasom, magnetnim poljima i načinom na koji svetlost stupa u interakciju sa materijom.
"Naše metode tačno hvataju prostiranje fotona u zakrivljenom prostor-vremenu i, kada se povežu sa fluidom, konvergiraju ka poznatim rešenjima za linearne talase i udarne talase", pišu istraživači.
Sledeće, istraživači žele da vide da li bi njihove simulacije mogle da se primene i na druge tipove crnih rupa, uključujući supermasivnu crnu rupu Sagittarius A* u centru naše sopstvene Mlečne staze.
Takođe sugerišu da bi njihove simulacije mogle pomoći u rešavanju misterije nedavno otkrivenih "malih crvenih tačaka", koje emituju manje rendgenskog zračenja nego što se očekivalo.
"Iako naši modeli koriste neprovidnosti primerene crnim rupama zvezdane mase, verovatno je da će se mnoge opšte karakteristike naših rezultata primeniti i na akreciju na supermasivne crne rupe", pišu istraživači.
Istraživanje je objavljeno u časopisu "The Astrophysical Journal".
Izvor: 021
