Кредит за изображение: JHU
Повече от 30 години астрофизиците вярват, че черните дупки могат да погълнат материята наблизо и да отделят огромно количество енергия в резултат. Доскоро обаче механизмите, които приближават материята до черните дупки, бяха слабо разбрани, което остави изследователите озадачени за много от детайлите на процеса.
Сега обаче компютърните симулации на черни дупки, разработени от изследователи, включително двама от The Johns Hopkins University, отговарят на някои от тези въпроси и оспорват много често срещани предположения за същността на това загадъчно явление.
„Само наскоро има ли членове на изследователския екип? Джон Хоули и Жан-Пиер Де Вилие, и двамата от университета във Вирджиния? създаде компютърна програма, достатъчно мощна, за да проследи всички елементи на аккреция върху черни дупки, от турбулентност и магнитни полета до релативистка гравитация “, казва Джулиан Кролик, професор в катедрата по физика и астрономия на Хенри А. Роуланд в Джон Хопкинс и др. -ръководител на изследователския екип. „Тези програми отварят нов прозорец на сложната история за това как материята попада в черни дупки, разкривайки за първи път как заплетените магнитни полета и гравитацията на Айнщайн се съчетават, за да изтръгнат последен прилив на енергия от материя, обречена на безкраен затвор в черно дупка. "
В близост до външния ръб на черната дупка, където нютоновото описание на гравитацията се разгражда, обикновените орбити вече не са възможни. На този етап ? или така се е представяло през последните три десетилетия? материята се спуска бързо, плавно и тихо в черната дупка. В крайна сметка, според преобладаващата картина, черната дупка? с изключение на упражняване на гравитационното му дърпане? е пасивен получател на масови дарения.
Първите реалистични изчисления на екипа, попадащи в черни дупки, силно противоречат на много от тези очаквания. Те показват например, че животът в близост до черна дупка е всичко друго освен спокоен и тих. Вместо това, релативистките ефекти, които принуждават материята да се потопи навътре, увеличават случайни движения във флуида, за да създадат силни смущения в плътността, скоростта и силата на магнитното поле, движещи вълни на материята и магнитното поле от тук нататък. Това насилие може да има видими последици, според ко-лидера на изследователския екип Хоули.
„Точно като всяка течност, която е била разбъркана до турбуленция, материята непосредствено извън ръба на черната дупка се нагрява. Тази допълнителна топлина прави допълнителна светлина, която астрономите на Земята могат да видят “, каза Хоули. „Един от отличителните белези на черните дупки е, че тяхната светлинна мощност варира.
Въпреки че това е известно повече от 30 години, не е възможно да се проучи произходът на тези вариации досега. Силните вариации в отоплението? сега се вижда като естествен страничен продукт от магнитни сили в близост до черната дупка? предлагат естествено обяснение за постоянно променящата се яркост на черните дупки. "
Едно от най-поразителните свойства на черната дупка е нейната способност да изхвърля струи с близка скорост на светлината. Макар че отдавна се очаква, че магнитните полета са от решаващо значение за този процес, най-новите симулации показват за първи път как може да бъде изтласкано поле от акумулиращия газ за създаване на такава струя.
Може би най-изненадващият резултат от новите компютърни симулации на екипа е, че магнитните полета, приближени до въртяща се черна дупка, също така свързват въртенето на дупката към материята, която върви около нея по същия начин, по който трансмисията на автомобила свързва въртящия си мотор към оста. Казва Кролик, „Ако се роди черна дупка, която се върти изключително бързо, нейният„ задвижващ влак “може да бъде толкова мощен, че улавянето на допълнителна маса води до забавяне на въртенето му. Тогава увеличаването на масата би действало като "управител", налагайки космическо ограничение на скоростта върху завъртанията на черната дупка. "
Според Кролик, този „управител“ може да има сериозни последици за много от най-поразителните свойства на черните дупки. Широко се смята например, че силата на струята на черната дупка е свързана с нейното въртене, така че „ограничението на скоростта на въртене“ може да определи характерната сила за струите, каза Кролик.
Финансирано от Националната научна фондация, това изследване се публикува в серия от четири доклада в The Astrophysical Journal. ((De Villiers et al 2003, ApJ 599, 1238; Hirose et al. 2004, ApJ 606, 1083; De Villiers et al. ApJ 620, 879; Krolik et al. Април 2005 г. ApJ в печата.)) Симулациите бяха извършени в поддържания от НСФ суперкомпютърен център Сан Диего. Изследователският екип включваше и Шигенобу Хироуз, също от Джон Хопкинс.
Оригинален източник: JHU News Release
