Superpočítače simulovali čiernu dieru a našli niečo, čo sme ešte nevideli

Detail zo simulácie čiernej diery. (B. Ripperda a kol., AJL, 2022)

Zatiaľ čo čierne diery môžu byť vždy čierne, príležitostne vyžarujú intenzívne záblesky svetla tesne mimo ich horizontu udalostí. Predtým, čo presne spôsobili tieto vzplanutia bola pre vedu záhadou.

To tajomstvo bolo vyriešené nedávno od tímu výskumníkov, ktorí použili sériu superpočítačov na modelovanie detailov čierne diery ' magnetické polia oveľa podrobnejšie ako akékoľvek predchádzajúce úsilie. Simulácie poukazujú na rozbitie a prerobenie supersilných magnetických polí ako zdroja superjasu svetlice .

Vedci vedia, že čierne diery už nejaký čas obklopujú silné magnetické polia. Typicky sú to len jedna časť komplexného tanca síl, materiálu a iných javov, ktoré existujú okolo a čierna diera .



Tento zložitý tanec bolo notoricky ťažké modelovať, dokonca aj s pokročilými superpočítačmi, takže snaha porozumieť detailom toho, čo sa deje okolo čiernej diery, sa ukázala ako mimoriadne náročná.

Silnejšie počítače zvládnu ťažké počítačové problémy a vďaka Moorovmu zákonu je to presne to, čo teraz ľudstvo má.

Dr. Bart Ripperda, spoluautor štúdie a postdoktorand na Flatiron Institute a Princetonskej univerzite, a jeho kolegovia využili tri samostatné superpočítačové klastre na vytvorenie najdetailnejšieho obrazu fyziky odohrávajúcej sa mimo horizontu udalostí čiernej diery.

Magnetické polia neprekvapivo zohrali hlavnú úlohu v tejto fyzike. Čo je však dôležitejšie, zohrali rozhodujúcu úlohu pri vývoji erupcií. Konkrétne vzplanutia vznikli, keď sa magnetické polia rozpadli a potom sa znova spojili.

Magnetická energia uvoľnená týmito procesmi prebíja fotóny v okolitom médiu a niektoré z týchto fotónov sú vyvrhnuté priamo do horizontu udalostí čiernej diery, zatiaľ čo iné sú vymrštené von do vesmíru vo forme erupcií.

Simulovaná čierna diera s magnetickými siločiarami v zelenej farbe. (B. Ripperda a kol., AJL, 2022)

Simulácie ukázali prerušenie a vytváranie spojení magnetického poľa, ktoré boli neviditeľné v predtým dostupných rozlíšeniach. Obrázok Ripperda a jeho kolegov mal 1000-krát väčšie rozlíšenie ako akákoľvek predtým dostupná simulácia čiernej diery.

Najpresnejšie simulácie na svete nedokážu nahradiť nesprávny model, takže predchádzajúce simulácie ignorovali základné vlastnosti interakcií čiernych dier.

S vysokým rozlíšením prišlo aj väčšie porozumenie. Nové simulácie presne modelovali, ako funguje proces magnetického poľa okolo horizontu udalostí.

Po prvé, materiál zhromaždený v akrečnom disku migruje smerom k „pólom“ čiernej diery. Takáto migrácia nabitého materiálu určite ovplyvní magnetické siločiary, ktoré sa s ním pokúšajú pohybovať.

Časť tohto procesu pohybu spôsobuje, že niektoré magnetické siločiary sa zlomia a potenciálne sa znovu spoja s inou siločiarou. V niektorých prípadoch sa vytvorí vrecko materiálu, ktoré je izolované od iných vonkajších síl, ale nakoniec je vystrelené smerom k samotnej čiernej diere alebo zvyšku vesmíru. Odtiaľ pochádzajú svetlice.

Všetky tieto procesy je ťažké simulovať, dokonca aj na zhluku superpočítačov. Väčšina simulácií je však zostavená tak, aby čo najlepšie vyhovovala existujúcim údajom.

Zhromažďovanie údajov na testovanie týchto simulácií je ešte ďaleko. Ale môžete si byť istí, že niekto niekde na tom už pracuje.

Tento článok pôvodne publikoval Vesmír dnes . Čítať pôvodný článok .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.